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现代钢筋混凝土结构向超高强,超大以及超长跨度发展,对水泥基材料的韧性要求越来越高。然而传统水泥基材料,其组成多样性、结构多孔性以及产物相容性差的特点导致其脆性大、变形性能差、延展性能差等缺陷特征,且强度越高,韧性越差,使得其难以满足现代化建设发展需求。新型纳米材料的出现,对水泥基材料韧性的提升提供一种新的途径。本文采用两种增韧材料,即磺化石墨烯（SGN）和阳离子型聚氨酯（PUC）纳米分散液,通过现代测试分析手段和宏观测试方法,研究了其对单矿水化、水泥溶解和水化过程、以及水泥基材料力学性能的影响,并且结合分子动力学模拟计算方法,研究了增韧材料优化水泥基材料韧性机制。其取得的主要研究结果有:建立了连续粉末溶解装置,系统研究了石膏粉末溶解动力学,提出了其溶解速率经验模型。并且采用该方法,研究了增韧材料对水泥溶解进程影响。由溶液中钙离子浓度变化计算可知,水泥在去离子水中溶解速率常数为0.51 mmol m-2 s-1,当PUC浓度分别为0.02、0.08以及0.2 g L-1时,其对应的溶解速率常数分别为0.47、0.46以及0.27 mmol m-2 s-1;而当SGN浓度分别为0.02、0.08以及0.5 g L-1时,其对应的溶解速率常数分别为0.49、0.47以及0.46 mmol m-2 s-1,由于SGN自身的弱酸性,影响了溶液pH值,改变了溶液性质,高浓度的SGN有利于水泥的溶解,但总体上,两种增韧材料均会降低水泥早期溶解速率,降低溶液中离子浓度,其中PUC作用效果更强。增韧材料的加入,由于其随机吸附于水泥以及C3S颗粒表面活性反应点,会延长水泥以及C3S水化诱导期,且随着掺量的增加,诱导期延长效果越明显,然而PUC和SGN的掺入会提高水泥以及C3S后期水化3d的总放热量。通过定量X-射线衍射和扫描电子显微镜结果可知,与基准样相比,PUC和SGN的加入,会延缓水泥主要矿物C3S在早期1d的消耗,但会促进其3d和28d水化程度,与此同时,增韧材料会降低水化产物CH的生成量,影响水化产物形貌。值得注意的是,PUC和SGN的掺入,鉴于其自身的电荷作用会对水化离子产生吸附,直接影响水泥水化产物CH形貌,诱导其产生结晶重排,改变水泥水化微观结构,使得其整体结构与自然界贝壳结构相似变得更加紧密有序。此外,PUC的掺入在不影响水泥基材料抗压强度前提下,能够显著增加其抗折强度和抗拉强度。当PUC掺量为0.5%时,其净浆水养7d后,其抗折强度和抗拉强度与基准样相比分别提高了36.4%和88.6%。对于掺有PUC砂浆而言,由于砂-浆体界面的引入,使得增强效果有所降低。同样地,SGN的掺入能够有效增加水泥净浆抗折强度以及拉伸强度,当其掺量为0.01%时,基准样相比,其净浆水养3d后抗折强度40.0%,水养7d后其抗拉强度则提高了58.2%。总体来说,增韧材料的加入均能够有效提高水泥基材料的折压比(1/K脆度系数)和拉压比值,表明两种材料均可改善水泥基材料的韧性。结合分子动力学模拟计算方法,揭示了增韧材料与水泥基材料相互作用机制,即增韧材料的掺入,会吸附于水泥颗粒表面活性点,减缓水泥溶解速率,随着溶解进行,溶液中离子浓度逐渐增大,但由于SGN和PUC表面官能团和电荷作用,溶液中钙离子会优先吸附于SGN和PUC的表面,随着钙离子浓度进一步增加,其表面优先达到氢氧化钙饱和浓度,结合SGN和PUC在CH不同晶面吸附能,可知氢氧化钙晶体优先在SGN和PUC表面形成,且存在结晶取向性。与此同时,当SGN浓度从0.01 g/L增加至0.12 g/L时,所得到CH颗粒粒径也会相应从7.1?m增加至23.4?m。因此,增韧材料的掺入,影响水化产物CH结晶排布及其形貌特征,使得整体微观结构以层状结构发展。本文主要研究了增韧材料对水泥水化进程和力学性能影响,揭示了增韧材料对水泥水化影响机制,指出了通过诱导水化产物CH晶体重排方式,使得微观结构以层状形式存在,这种结构可能是提高水泥基材料韧性的原因,为水泥基材料的原位增韧提供了理论依据。