以水泥砂浆为基体通过掺加聚丙烯纤维,增强水泥砂浆的抗折强度,达到防止开裂的目的,同时加入纳米材料氧化石墨烯,提升水泥砂浆的抗压强度,以弥补脆性大的缺陷。运用纳米压痕技术,研究氧化石墨烯对水泥基材料微观力学性能的改善作用,并结合微观分析研究改性机理和原因,主要研究内容如下:(1)聚丙烯纤维显著提高水泥砂浆的抗折强度,抗折强度随聚丙烯纤维掺量增加而增大,掺量为2%时,增强效果最好,相比未掺加提高了33.3%。氧化石墨烯显著提高水泥砂浆抗压强度,随着氧化石墨烯掺量增加,抗压强度逐渐增加并趋于饱和,掺量0.04%的氧化石墨烯水泥砂浆抗压强度比未掺加时提高了43.6%。(2)同时掺入聚丙烯纤维和氧化石墨烯,水泥砂浆抗折强度和抗压强度均得到提高,聚丙烯纤维掺量为2%,氧化石墨烯掺量为0.04%时,水泥砂浆抗折强度为13.1MPa,抗压强度为66.6MPa,与空白对照组相比分别增加了36.5%和36.2%。(3)运用纳米压痕仪测试氧化石墨烯水泥净浆的硬度和弹性模量,结果显示随着氧化石墨烯的增加,硬度和弹性模量不断增大,主要是氧化石墨烯改善水泥水化进程,水化产物中低密度的硅酸钙凝胶减少,高密度硅酸钙凝胶含量增加,促进未水化颗粒水化的结果。(4)连续刚度法测试应变率对水泥净浆硬度和弹性模量的影响,结果表明,应变率的改变对氧化石墨烯水泥净浆硬度的影响不大。在0.01s-1~0.5s-1应变率变化范围内,同一掺量氧化石墨烯水泥净浆的弹性模量随应变率的增加而增大,应变率为0.5s-1时的弹性模量比应变率为0.01s-1时提高了46%。