水泥基复合材料（混凝土、胶砂等）是当前建筑和基础设施建造中最常用的材料之一,其凭借非常出色的工程力学性能和价格优势,目前已成为应用范围最广和最重要的建筑结构材料。然而水泥基复合材料具有不可忽略的缺陷（抗裂性较差、抗拉强度和应变能力低）具有典型的脆性材料性质。高脆性会导致裂缝和渗透等问题,并且在实际工程应用中,经常由此导致结构表面出现大量裂纹现象,从而影响结构的力学性能以及降低其使用寿命。但是纳米材料石墨烯的氧化衍生物—氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）,不仅比表面积高、强度高、韧性好,而且其表面含大量氧化官能团,具有亲水性,能对水泥基复合材料的水化产物起到调控作用,同时填充孔隙以形成更加致密的结构。这有望从根本上阻止微纳观尺度裂纹的生成和扩展,改善水泥基材料的力学性能。同时由于GO表面附着大量的氧化官能团易与水泥的主要水化产物水化硅酸钙（calcium silicate hydrate,C-S-H）发生反应,从而使得GO与C-S-H的界面具有很大的粘结强度,因而在研究GO改性水泥基复合材料的力学性能和相互作用机理时,GO与C-S-H界面的力学性质对其力学性能的影响发挥着很重要的作用。本文分别通过分子动力学模拟、有限元模拟以及宏观实验的方法研究了GO改性水泥基复合材料力学性能的相关作用。首先,建立了含氧官能团覆盖度R=50%且OH:O=2.0的周期性GO分子模型,通过分子动力学模拟算出其平均杨氏模量为232.35GPa;通过对多层GO模型的拉伸模拟,模拟结果表明GO的杨氏模量会随着层数的增加而下降,相对于单层GO,8层GO的杨氏模量降低了大约20%。通过拔出模拟,将单层GO从4层堆垛的GO的模型GOS（II）中拔出,计算得到GO之间的界面剪切强度为465.35MPa。通过对C-S-H/GO（分别为1层、2层和4层GO）的分子模型进行拉伸和拔出模拟,模拟结果表明随着GO层数的增加,CS-H/GO分子模型的力学性能会增强,同时其界面剪切强度（IFSS）会得到提高。其中,求得含单层GO的C-S-H/GO模型界面剪切强度为164.24MPa,其中当该模型含四层GO时比只含单层GO的模型在IFSS上提高了约28%。其次,采用分子动力学模拟求得的1层、2层和4层GO弹性模量以及相应的C-S-H/GO界面参数代入有限元模型中,通过有限元模拟的方法对GO水泥基复合材料的三维三相和两相的代表性体积单元（Representative volume element,RVE）模型进行拉伸和压缩模拟,从介观尺度研究了当GO出现多层堆垛时,复合材料力学性能的变化。模拟结果表明GO的堆垛对GO水泥基复合材料的强度起到削弱的作用,特别是对其抗拉的力学性能,当不考虑界面影响时,其降低幅度可达到22%的削减幅度,而若考虑界面为C-S-H与GO的界面时,其降低幅度可达28.6%。GO的堆垛会使复合材料强度降低。最后通过GO改性水泥净浆和砂浆力学性能的单轴压缩试验,从宏观实验的角度研究了不同的GO掺量对GO改性水泥基复合材料抗压性能的影响,同时也通过改变分散剂的掺量和种类,研究了分散剂对GO改性水泥基复合材料抗压性能的影响。通过单轴压缩试验,结果表明当加入0.03wt%和0.06wt%GO时可以增强水泥基复合材料的抗压性能,而当GO的掺量为0.1wt%时,则会损害复合材料的抗压性能。掺量为0.06wt%GO的增强效果最佳,可以提高净浆试块14天的抗压强度15.49%、提高砂浆试块28天的抗压强度13.16%。同时减水剂对复合材料的影响是不可忽略的,发现聚羧酸型高效减水剂（SP）的加入会降低试块的14天抗压强度,但加入0.03wt%和0.06wt%的GO之后均有所增长。若与加入SP之后的对照组相比,GO掺量为0.06wt%时,其14天抗压强度增幅可达到58.51%。