混凝土如今在各大工程中被广泛应用,其使用量随着社会的快速发展也呈现出逐年递增的趋势。应变硬化水泥基复合材料（Strain Hardening Cement-based Composite,SHCC）作为一种新型应变硬化水泥基复合材料因其优异的特性在工程中也得到推广,在一些实际工程中也得到了应用。水泥基材料仅依靠其自身并不能保证其耐久性,所以对其加以防护就显得尤为必要。环氧树脂因其具有良好的粘结强度、高力学强度、使用方便和后期维护方便等特点作为一种常用的涂层材料被应用于水泥基材料中。但环氧树脂也存在着脆性大、易老化等问题。石墨烯具有优异的力学、热学、光学等特性,可有效提高环氧树脂的物理化学特性。但由于石墨烯具有较强的层间作用力因而在基体中难以分散,本文先利用纳米二氧化钛作为分散剂制备出超分散石墨烯,然后并将其引入到环氧树脂中,制备得到TiO₂-石墨烯/环氧树脂复合材料。其中TiO₂-石墨烯的掺量分别为3‰、5‰和10‰。然后对TiO₂-石墨烯/环氧树脂力学性能及抗渗性能进行研究。主要取得的研究成果如下:（1）本文通过改性Hummers法制备石墨烯,并用TiO₂对石墨烯进行改性得到TiO₂-石墨烯,最终将改性后的石墨烯掺加到环氧树脂中得到TiO₂-石墨烯/环氧树脂基复合材料。通过TEM、AFM可以看出制备的石墨烯具有褶皱的片层结构,且厚度较薄,约在2.5 nm。通过FT-IR测试看出,TiO₂-石墨烯掺量为5‰的改性环氧树脂与普通环氧树脂的红外曲线基本一致,没有新的峰的出现,证明TiO₂-石墨烯并没有与环氧树脂产生化学键合。通过SEM观察环氧树脂固化后的表面形貌得出,当TiO₂-石墨烯的掺量为3‰和5‰时,石墨烯的分散效果较好,当掺量增加到10‰时,石墨烯发生团聚,使环氧树脂的结构发生变化。（2）对该复合材料的拉伸、摩擦磨损和界面粘结强度性能进行了研究。在界面粘结强度性能方面,石墨烯的加入没有影响环氧树脂与基体之间良好的粘结性能。在拉伸方面,石墨烯掺量为3‰和5‰的复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提升了10%、15%和43%、204%。而且从断面SEM图可以看出,断面裂纹由直线型裂纹转变为碎云状裂纹,碎云状裂纹的出现标志着材料由脆性断裂特性转变为韧性断裂特性。在摩擦磨损性能中,掺量为3‰和5‰的石墨烯环氧树脂复合材料的摩擦系数分别为0.2112和0.1795,分别比纯环氧树脂降低了29%和40%。另外通过磨痕截面积也能很好的反应出改性环氧树脂相比于纯环氧树脂的提升效果。石墨烯掺量为10‰的复合材料由于石墨烯的掺量过大导致团聚现象的发生,因此复合材料的拉伸以及耐磨性能相对于纯环氧树脂都出现了明显的下降。（3）进一步研究了TiO₂-石墨烯/环氧树脂涂层对水泥基材料的抗渗性能研究。结果表明,纳米TiO₂-石墨烯复合材料的加入对环氧树脂的防护性能有了明显的提升。本论文采用了两种基体进行试验,分别是混凝土基体和SHCC基体。在未老化状态下,TiO₂-石墨烯的加入对环氧树脂的透气性能没有影响,这主要是因为环氧树脂是一种表面成膜型涂层,具有良好的气体阻隔性能;在防水效果上,混凝土基体涂覆3‰和5‰TiO₂-石墨烯/环氧树脂材料的7天单位面积吸水量分别比纯环氧树脂降低了26%和46%,SHCC基体涂覆3‰和5‰TiO₂-石墨烯/环氧树脂材料的7天单位面积吸水量分别比纯环氧树脂降低了33%和51%。在抗氯离子侵蚀性能中,3‰和5‰TiO₂-石墨烯掺量的环氧树脂性能也较纯环氧树脂有了明显提升,而且掺量为5‰的TiO₂-石墨烯/环氧树脂涂层防护效果最好。分散性良好的石墨烯能够在环氧树脂中相互堆叠连接形成一层隔离状的网状结构,从而对有害离子向基体内的渗透形成进一步的阻碍作用,因此对环氧树脂的防护性能有了进一步的提升。而掺量为10‰的TiO₂-石墨烯/环氧树脂涂层由于石墨烯的掺量过高,对环氧树脂自身结构的破坏而产生了不利的影响。因此TiO₂-石墨烯/环氧树脂涂层在防水效果和抗氯离子侵蚀性能相比于纯环氧树脂涂层均呈现出了下降趋势。石墨烯和TiO₂都具备一定的紫外线掩蔽作用,添加到环氧树脂基体中可有效提升复合材料的抗老化能力,减少裂纹和起泡现象的产生,并减小裂纹的宽度并抑制裂纹的进一步扩展。经试验表明,TiO₂-石墨烯掺量为3‰和5‰的复合材料老化后的防护效果较纯环氧树脂有了明显的提升,而当掺量达到10‰时,由于石墨烯的掺量过大导致的团聚使复合材料的整体性能出现下降。