目前，水泥混凝土仍是我国建筑施工过程中成本最低廉，使用量最大的材料。随着高层建筑、大型桥梁、隧道的兴建，工程对混凝土性能提出了更高的要求。如何改善水泥混凝土的性能一直是研究的热点，混凝土的微观结构对混凝土的力学性能和耐久性有着决定性的影响，多种纳米材料在水泥基材料中的应用效果良好。石墨烯（GP）是目前世界上己知的最薄的二维材料，具有超强的力学性能，但是由于石墨烯不亲水，难以在水泥基材料中很好的分散。氧化石墨烯（GO）是石墨烯的衍生产物，在其结构单元上含有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团，是一种很好的亲水材料。　　本研究通过改进Hummers法制备氧化石墨烯，并通过XRD、SEM、FT-IR对其结构进行表征，结果表明成功制备了200目、325目、1200目、6000目四种尺寸的氧化石墨烯。采用表面活性剂和超声分散法相结合的方式使氧化石墨烯分散在水泥基材料中。研究了不同掺量和尺寸的氧化石墨烯对水泥基材料工作性能和力学性能的影响。试验结果表明：一定范围内氧化石墨烯对水泥砂浆的抗折强度和抗压强度都有所提高，当GO掺量为0.04％时，水泥砂浆的抗折强度和抗压强度分别提高了21.0%和15.9%；大尺寸的氧化石墨烯纳米片能够更好地提高水泥砂浆的强度。GO的掺入会降低水泥净浆和水泥砂浆的流动度与水泥的凝结时间，掺量越多效果越明显。通过XRD、SEM对净浆和砂浆进行分析可以发现GO不会改变水泥的水化产物种类，而是促进了 C2S水化，氧化石墨烯对水泥水化晶体产物的形成有促进和模板作用，能够促进水泥水化产物形成整齐致密的晶体，能够促进针棒状C-S-H凝胶互相交叉融合，提高整体密实度。参考ASTM C666研究了不同GO掺量对水泥砂浆抗冻性的影响，在0.01%的掺量下，水泥砂浆的抗冻性有所提升。基准组砂浆在冻融过程中出现了体积収缩和质量损失，而试验组的砂浆长度和质量都是增加的。当150次冻融循环结束时，GO掺量为0.05%时，砂浆长度增加了0.11%，质量增加了0.55%；基准组则缩短了0.06%，质量减少0.78%。