新疆地区建筑用砂供需矛盾日益突出,而沙漠砂量很是丰富,所以开展该地区的沙漠砂水泥基材料研究势在必行。随着纳米技术的发展,众多学者发现纳米材料可以从纳米尺度来弥补其缺水化生成物的缺点,但将纳米材料运用于沙漠砂中的研究还很少,本文运用纳米材料氧化石墨烯(GO)改善沙漠砂水泥基材料和易性和力学性能、抗冻融性能、抗硫酸钠侵蚀性能三个方面展开较为系统研究。同时借助微观观测技术和宏观检测方法进行机理作用研究。主要研究工作如下:1、和易性及力学性能研究:通过正交试验,分析了GO、沙漠砂替代率、水灰比和胶砂比对沙漠砂-GO水泥基复合材料28d的抗压强度、抗折强度和稠度值的影响趋势。在正交试验基础上,进一步揭示沙漠砂替代率和GO掺量对复合材料7d、28d抗压强度和抗折强度的影响规律。结果表明:随着GO掺量的增加,力学强度均提高后降低;随着沙漠砂替代率增加,GO-沙漠砂砂浆试块力学强度也呈现先增大后减小趋势;但沙漠砂替代率为100%时,掺量为0.03%的GO-全沙漠砂水泥基材料强度提升最高,且28d抗压、抗折强度可达标准砂试块强度。工作性能方面,GO掺量从0.01wt%-0.06wt%时对水泥浆液增粘增稠的趋势明显,需水量增加,工作性变差。2、抗冻融性能研究:通过质量损失率、动弹性模量损失率分析了不同GO掺量对提高沙漠砂水泥基材料抗冻融循环试验的宏观性能影响并对各组水化物进行SEM分析;采用压汞法分析试块孔隙率;采用XRD分析水化生成物种类;采用TG曲线测量表明水化生成物含量;采取吸附试验说明GO对水泥及沙漠砂颗粒的吸附作用;采用选择溶剂验证沙漠砂是否反应。结果表明GO掺量占水泥百分比为0.04wt%-0.0.6wt%时能够改善沙漠砂水泥基材料的抗冻融性能;可显著提高少害及无害孔百分比;可促进水化的进行而不影响水化产物的种类;水化生成物含量偏多且力学强度大;水泥吸附性强、沙漠砂吸附性偏弱但有稳定值;残渣剩余量的不同说明了沙漠砂有参与反应。3、抗硫酸盐侵蚀研究:通过膨胀率、耐腐蚀系数测定不同GO掺量对沙漠砂水泥基材料宏观性能影响;用紫外分光光度试验确定硫酸根离子侵入深度和侵入量;用XRD和SEM对侵蚀后的水化产物进行微观分析。结果表明GO掺量占水泥百分比为0.06%的GO006组具有最好的抗硫酸盐侵蚀宏观性能;整体上硫酸根离子侵入量和固化量最少;生成的钙矾石和石膏也比未加入GO的试块含量偏少。GO提高沙漠砂水泥基材料抗冻融性能的机理为:GO吸附沙漠砂和水泥基材料从而优化了界面强度,提高试块整体抗压强度、改善了孔隙率,另一方面层状GO横跨或者外延出水化区域,形成封闭孔隙、增加孔隙曲折度、形成渗透瓶颈,减少贯穿孔隙。两者共同作用修复了沙漠砂水泥基材料原有抗冻融性差的缺点。GO提高沙漠砂水泥基材料抗硫酸钠侵蚀性能的机理为:GO除了可以改善水化过程、降低孔隙率和有害孔、改变孔形貌及连通性、增加孔曲折度及孔隙长度外还可形成大面积保护网机理,使得硫酸钠侵蚀路径受阻,形成钙矾石、石膏的速率大大降低。并且在材料受侵蚀开始膨胀时,GO可产生拉结作用阻碍裂缝的延伸与发展。