水泥基材料是建筑和基础设施建造中最常用的材料之一,然而较差的抗裂性、抗拉强度和应变能力限制它的应用,因此研究改善水泥基材料的力学性能具有重大意义。随着科技的迅速发展,纳米材料被研究用于水泥基材料中,用以提高其力学性能和耐久性。石墨烯是一种二维碳纳米材料,具有非凡的物理、化学性能,其特殊的二维平面结构和更高的长径比使得它拥有其它纳米材料无法比拟的优势,被广泛地用于制造高性能复合材料。本文结合现有研究并通过引入石墨烯的两种衍生物—石墨烯纳米片和氧化石墨烯到水泥基材料中,基于普通硅酸盐水化理论和水泥基材料微观表征技术,系统研究并分析了石墨烯纳米片和氧化石墨烯对水泥基材料的水化作用和力学性能的影响。主要内容如下:(1)石墨烯纳米片/氧化石墨烯水泥基复合材料的制备。基于已有的研究,本文采用超声波振动结合添加表面活性剂方法对石墨烯纳米片/氧化石墨烯进行分散,制备得均匀的分散溶液,并参考相关规范制备水泥基复合材料以进行相关试验。(2)石墨烯纳米片/氧化石墨烯对水泥水化作用的影响分析。基于水化理论,分别对复合水泥净浆进行了水化热试验、扫描电镜检测、X射线衍射检测等试验,结果表明:石墨烯纳米片和氧化石墨烯不会改变水泥水化的基本进程和水泥水化产物的种类,石墨烯纳米片能够填充在缝隙中并与其他水化产物相互联接,生成致密结构;而氧化石墨烯可以降低水泥水化初始反应的温度,促进水泥水化作用,并且能够调控水泥水化产物形状,使得水化产物以其为模板附着生长在表面,形成花簇状晶体。此外,石墨烯纳米片和氧化石墨烯能够降低水化产物中氢氧化钙的数量并细化其尺寸。(3)石墨烯纳米片/氧化石墨烯对水泥基材料的力学性能影响分析。参考相关规范,结合微观手段对复合水泥砂浆抗折、抗压性能进行测试和分析,结合超声波检测对复合混凝土抗折、抗压性能和动弹模进行测试和分析。结果表明:石墨烯纳米片和氧化石墨烯的掺入能够提升水泥砂浆和混凝土的力学性能,早期强度的提升更为明显,对水泥砂浆的力学性能提升率要优于混凝土。无论是在水泥砂浆还是在混凝土中,氧化石墨烯的提升能力好于石墨烯纳米片。