石墨烯的优异性能及极大的比表面积,使其在改性水泥基复合材料研究中得到广泛关注,很多论文报道石墨烯能够有效的提高水泥基复合材料的力学性能和耐久性,然而,石墨烯易团聚、分散性能差等缺点,严重制约了石墨烯在水泥基材料中的应用。本文的研究内容主要是通过改进石墨烯的制备方法,得到高分散性石墨烯;然后将石墨烯掺加到水泥砂浆中,研究石墨烯对水泥基复合材料力学性能及耐久性的影响,并结合水泥水化产物微观形貌研究石墨烯的作用机理。研究结果总结如下:(1)本文研究了石墨烯的制备方法,在氧化还原法的基础上引入TiO2分散剂,成功制备出高分散石墨烯。通过静置试验发现,与普通方法制备的石墨烯溶液相比,高分散性石墨烯溶液分散能够在静置24小时后仍能保持均匀分散,并未产生明显团聚和沉淀现象。TEM、AFM和Raman等微观测试结果表明,制备出的高分散性石墨烯片层极薄,接近透明,边缘轮廓清晰,片层表面褶皱较多。说明石墨烯剥离比较完整,有利于石墨烯在水泥基材料中应用。(2)通过抗折、抗压试验研究了高分散性石墨烯对水泥砂浆力学性能的影响。试验结果表明,高分散性石墨烯明显的提高了水泥砂浆的强度,随着高分散性石墨烯掺量的増加,水泥砂浆试样的抗压强度和抗折强度呈现出先増大后减小的趋势,在掺量为0.03wt%时,增强效果最好;SEM、XRD、FT-IR微观测试研究表明高分散性石墨烯改善水泥水化产物的微观形貌,在水泥水化过程中通过调控晶体结构的生长,使水化产物形状更规则,排列更加紧密有序,从而提高水泥基体的力学性能。(3)通过毛细吸水试验和氯盐侵蚀试验研究了高分散性石墨烯对水泥砂浆耐久性的影响。试验结果表明,高分散性石墨烯降低水泥砂浆试样的毛细吸水率和氯离子扩散系数,随着高分散性石墨烯烯掺量的増加,水泥砂浆试样的毛细吸水率和氯离子扩散系数同样出现了先上升后下降的趋势,且在最佳掺量为0.03wt%时,毛细吸水率和氯离子扩散系数最小;压汞试验结果表明,石墨烯能够改善水泥石的孔径分布结构,减少有害孔的产生,提高无害孔及少害孔的比例,使水泥石孔隙率下降了40%。