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水泥混凝土被广泛应用于各种海洋工程、核电工程、道桥工程、市政基础等工程建设上。随着工程服役时间的增加,混凝土的耐久性问题逐渐暴露出来。针对复杂腐蚀环境下的水泥基材料工程,通过引入表面强化技术,研究出具有高抗渗、高抗蚀的水泥基表面强化材料,能够实现工程的高性能化和长寿命化。水泥基材料的微观结构对力学性能和耐久性具有决定性作用。许多研究表明,纳米材料能够显著改善水泥基材料的微观结构,增强力学性能和耐久性能。氧化石墨烯（graphene oxide简称GO）是一种二维纳米材料,具有巨大的比表面积,良好的力学性能和水溶性,可以作为基体材料的良好的增强相。本文研究利用氧化法制备GO,并表征GO的结构和性能,研究GO对水泥的力学性能、水化、微观结构的影响。通过研究GO、纤维等组分对水泥基复合材料的力学性能、抗渗性、收缩性能等的影响,制备出一种GO改性的高性能水泥基复合材料,用作混凝土的表面强化材料,从而提高整体的耐久性能。本论文的研究工作得出了以下的结论:（1）利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并利用X射线衍射、傅里叶红外光谱和拉曼光谱表征分析,得出GO含有多种含氧官能,层间距为0.911nm,氧化程度较高,结构的对称性较低。（2）当掺入0.03%GO时,普通砂浆的抗压强度和抗折强度分别提高45.8%和35.8%,粉煤灰砂浆的抗压和抗折强度分别提高29.6%和21.8%;掺GO能够加快水泥水化的放热速率和增大水化放热总量;GO的掺入促进了水泥水化,增加水泥的氢氧化钙的生成量,降低水泥浆体的孔隙率和孔比表积。掺入GO改善了浆体的微观结构,使部分水化产物由片状产物转变为束状和少量花朵状产物,使水泥石更加致密,减少了微裂缝的出现,或者阻碍微裂缝的扩展。在粉煤灰水泥中加入GO后,浆体中粉煤灰的表面粘附更多的水化产物,水泥石变的更加致密,颗粒状水化产物较少且粒径较小。同时,GO的掺入改善了界面过渡区,过渡区的结构更密实,有利于提高砂浆强度和耐久性。GO能够促进单矿C3S的水化进程。（3）基于利用氧化石墨烯与水泥基材料复合的思路,借鉴纤维增强的高性能水泥基材料的研究,重点考虑提高水泥基材料的耐久性能,从而选择合理的配合比参数。研究得出:氧化石墨烯水泥基表面强化材料的28d的抗压强度和抗折强度分别达到89.2MPa和16.3MPa;氯离子扩散系数是3.4×10-12m2/s,6h的电通量是402库仑;孔隙率为4.12%。GO的掺入提高了水泥基材料的密实度,并使PVA纤维与水泥基材的结合性能更高。因此,掺入GO能够提高水泥基材料的抗渗性能和收缩性能。