水泥的水化是一个非常复杂、非均匀多相的系统反应过程,其中诱导期的水化对水泥混凝土工作性能产生重要的影响。聚羧酸减水剂在混凝土中已得到广泛应用,在高性能混凝土配置中起中心作用。只有深入理解聚羧酸减水剂吸附到水泥颗粒后对其溶解过程、水膜厚度、水化产物生长的影响以及对未水化的水泥颗粒、水化产物和孔隙的微观空间分布的改变,才能揭示掺聚羧酸减水剂条件下在诱导期期间的水泥水化行为和优化途径,为高性能水泥混凝土制备和聚羧酸减水剂的合理、高效使用提供指导。本论文结合水泥化学、界面化学、微观形貌学等手段多尺度剖析了聚羧酸减水剂对水泥水化诱导期的影响及其机理。试验选用醚类和酯类两类聚羧酸减水剂及基准水泥,首先,对这两类减水剂的分子量、分子结构及性能进行测定分析;其次,通过研究在接触水瞬间开始水泥颗粒的溶解过程和水化产物的生长过程,揭示聚羧酸减水剂对诱导期水化过程的影响及缓凝机理;通过探究不同水灰比条件下聚羧酸减水剂对水泥颗粒水膜厚度、zeta电位、水化产物和水泥浆流变性能的影响规律,揭示聚羧酸减水剂通过改变絮凝水量影响水泥浆体工作性的机理;利用背散射电子图像分析（BSE-IA）结合三值化数据分析技术研究“水泥-水-聚羧酸减水剂”体系的早期微观结构,揭示水泥早期凝结结构发展的过程;最终,从宏观层面研究聚羧酸减水剂对单掺和复掺粉煤灰、矿粉的水泥浆体填充密度和工作性及强度的影响。本文主要的研究工作和结论有:（1）针对当前研究水泥溶解过程多以饱和氢氧化钙为溶剂,缺乏讨论水泥刚接触水瞬间的水化过程,借助自主研发的水泥悬浮液电导率测定仪和全自动水化热测定仪,以纯水为溶剂,研究了聚羧酸减水剂对不同水灰比水泥悬浮液电导率、液相离子浓度以及水泥颗粒分散程度、水化产物和水化进程的影响。结果表明,水泥颗粒对聚羧酸减水剂的吸附带来水泥颗粒分散程度的提高,水泥颗粒表面反应活性位点增多,溶解速度加快,水化离子总量增多;但溶液电导率却因为减水剂的络合作用有所降低,意味着能参与水化反应的离子总数降低;诱导期主要水化产物钙钒石在水泥颗粒表面形成的数量减少但却以纳米的形态分布在孔溶液中;溶液中增多的铝酸根离子同时也会抑制硅酸三钙（C3S）加速期的溶解速度,上述三个是导致聚羧酸减水剂延缓水泥水化诱导期的主要影响因素。此外,通过对比醚类和酯类聚羧酸减水剂对水泥颗粒分散程度的影响,发现醚类聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散程度大于酯类聚羧酸减水剂,水泥颗粒释放的水化离子数量更多,该类减水剂延缓水泥水化的效果更明显。（2）测定了不同水灰比、不同减水剂掺量下水泥浆体的流变参数和流动度,以及水泥颗粒的水膜厚度、zeta电位和水化产物,结果表明,在不同水灰比条件下,聚羧酸减水剂的掺入增大了水泥颗粒的水膜厚度,抑制了水化产物的生成数量,增大了水泥颗粒zeta电位的绝对值,但对三者的影响程度不同,在低水灰比条件下,聚羧酸减水剂对水膜厚度、水化产物和zeta电位的改变幅度更大,这主要归因于聚羧酸减水剂在低水灰比条件下,水泥颗粒吸附减水剂的量大于高水灰比的体系。这一结果导致聚羧酸减水剂在低水灰比条件下对水泥浆体流变性能的影响更显著。通过对微观参数与宏观流变参数和流动度进行相关性拟合,建立了水膜厚度和水泥浆体的屈服应力、表观粘度以及流动度的指数函数,相关系数在0.90以上,水膜厚度可以作为判断水泥浆体流变性能的重要参数,指导水泥基材料的配合比设计。（3）基于现有报道多数仅利用BSE-IA中灰度阀值法研究水泥的水化程度,缺乏水泥颗粒间距的相关研究。本论文引入三值化数据分析技术和最临近函数,定量计算水泥颗粒间的平均距离,探究聚羧酸减水剂对水泥早期凝结过程组织形成特征的影响。结果表明,不掺聚羧酸减水剂的条件下,水泥颗粒分布不均匀,浆体结构比较疏松,水化产物主要生长在小颗粒周围,并形成连续区域,大颗粒周围有明显的孔隙;然而,掺入聚羧酸减水剂后,水泥颗粒分布更加均匀致密,团聚的水泥颗粒数量减少,大颗粒周围也形成连续的水化区域,大的孔隙的数量减少。计算结果表明,聚羧酸减水剂能有效抑制水泥的水化,减缓水化速率,减小水泥颗粒间的平均距离和浆体的孔隙率。（4）通过测定掺入聚羧酸减水剂、粉煤灰和矿粉的胶凝材料填充密度、粘聚性、流动度、流速和强度,结果表明,聚羧酸减水剂的掺入增大了胶凝材料的填充密度,使得胶凝材料水膜厚度变大,浆体的粘聚性降低、流动度、流速和强度均增大;粉煤灰显著提升了胶凝材料的填充密度,增大了水膜厚度,浆体流动度增大,但其微集料效应导致水泥浆体的粘聚性和流速降低,强度降低;而矿粉因其形状不规则,与水泥颗粒填充效果不佳,胶凝材料填充密度略有提高,但其过大的比表面积导致胶凝材料的水膜厚度降低,而其自身的解絮作用,使水泥浆体流动度增大、粘聚性降低、流速增大,强度降低;通过分析胶凝材料水膜厚度和上述参数的关系,表明水膜厚度是影响胶凝材料性质的关键因素。