水泥基材料是目前应用最广泛的传统建筑材料,但其具有脆性大、易开裂等缺陷,导致其构筑物易形成建筑固废,给环境造成巨大威胁。纳米材料具有优良特性,为水泥基材料强化和建筑固废处置提供新思路。然而,纳米材料对水泥基材料及其界面过渡区的改性机理研究尚不完善,且目前纳米活化再生粉体技术处于起步阶段,这极大地限制了纳米材料的研究和应用。本文研究纳米材料对水泥基材料力学性能和微观结构的影响,并基于水化的角度探究不同纳米材料对水泥基材料的改性机理;分析纳米材料对界面过渡区的强化机理;针对不同来源再生粉体的理化特性,揭示不同纳米材料对再生粉体的活化机理。主要研究内容及结论如下:1.采用压力试验机、红外光谱仪、压汞仪、X射线衍射仪、扫描电镜及热分析仪等分别测定纳米改性水泥净浆的力学性能及微观结构。首次基于水化的角度,剖析不同纳米材料对水泥基材料的改性机理。结果表明纳米材料能提高水泥基材料的力学性能并改善其微观结构。其改性机理为纳米材料能促进水泥水化形成更多的水化产物,提高水泥的水化度,改善水泥净浆的微观结构,从而提高水泥基材料的力学性能。然而,不同纳米材料对水泥基材料的作用机理存在差异。例如,纳米碳酸钙和纳米氧化石墨烯改性的水泥净浆中分别形成水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶和花朵状“钙矾石”;而纳米二氧化硅其自身能与水泥熟料和氢氧化钙反应形成水化硅酸钙晶核（C-S-H seeds）;纳米二氧化钛会延缓硅酸二钙（C2S）水化,抑制钙矾石形成,在水泥水化过程中呈现相对惰性的晶核作用;2.通过界面粘结强度、纳米压痕、分层物相及电镜扫描试验等分析纳米材料对界面过渡区技术性能和微观结构的影响。首次通过分层界面性能,探究不同纳米材料对界面过渡区的强化机理。结果表明纳米材料能显著提高界面过渡区的技术性能及微观结构。其强化机理为纳米材料具有界面优化效应,一方面通过微骨料填充作用缓解边壁效应,另一方面通过减聚效应促使水化产物在界面过渡区内均匀分布。此外,从试验结果上看,纳米材料对界面区域的强化幅度远大于其对基体的强化幅度;3.针对不同来源不同种类再生粉体的理化特性,研究纳米活化再生粉体技术。首次探究纳米材料对装修垃圾再生粉的活化机理。结果表明经纳米活化的再生粉体28天活性指数高达87.86%,基本符合矿物掺合料的活性要求。其原因主要为以下两方面:其一,纳米材料能激发再生粉体中未水化水泥颗粒的活性,起到强化再生粉体与净浆之间界面过渡区结构的作用;其二,纳米活化再生粉体能降低净浆中氢氧化钙的晶体取向指数,降低孔隙率,从而形成致密的微观结构。