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水化硅酸钙(Calcium-Silicate-Hydrate,C-S-H)凝胶是水泥水化产物中最重要的成分,对水泥和混凝土材料的微观结构和宏观性能有着重要影响,使其成为人们进行水泥基材料研究必须面临的课题。C-S-H凝胶在常温下是无定型态,人们对它的分子结构仍存在争议,但通过研究发现一些天然矿物,如托贝莫来石(Tobermorite)和羟基硅钙石(Jennite),与水化硅酸钙的结构具有很高的相似性。氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)是石墨烯功能化的衍生物,具有超高的柔韧性、超大的比表面积以及优异的力学性能。氧化石墨烯结构中含有羟基(-OH)、羧基(-COOH)、环氧基(-O-)等亲水性基团,使其具有水溶性,对一些高分子材料和无机非金属材料等具有显著的增强增韧作用。从结构和性能方面分析,氧化石墨烯对水泥混凝土也具有增强增韧的可行性,并有相关的实验进行验证。采用先进的计算机模拟技术,对水化硅酸钙/氧化石墨烯复合材料进行分子动力学模拟研究,不仅具有较高的理论价值,而且对于开发高性能混凝土材料具有一定的指导意义。本文通过前人研究获得的结构参数,分别构建了水化硅酸钙、氧化石墨烯、水化硅酸钙/氧化石墨烯复合材料、水化硅酸钙/氧化石墨烯复合材料界面4类初始结构模型。在对初始结构模型进行相应的处理和分子动力学优化后,模拟计算它们的力学性能,并进行了相关分析。相关研究结果表明:①计算模块的选择、系综和力场的不同、单晶胞与超晶胞的差异以及模拟参数的不同,都对C-S-H凝胶的模拟计算结果存在一定影响。NPT系综下得到的结果比NVT、NVE系综下的要大。当单晶胞扩展为超晶胞时,得到的结果更接近实际值。14?Tobermorite和Jennite 2×2×2的超晶胞在NPT系综下计算得出的结果与纳米压痕研究得到的结果较为接近。11?的Tobermorite与Jennite模型的计算结果与文献吻合的更好。②模拟计算得出分别包含2、3、4、5个GO(II)分子的无定型周期性晶胞的平均杨氏模量为139.22Gpa。③水化硅酸钙/氧化石墨烯复合材料的初始结构模型经能量最小化和分子动力学优化后,氧化石墨烯吸附到了水化硅酸钙表面。在NVT系综下模拟,氧化石墨烯的加入,最高使C-S-H的杨氏模量提高了52.9%,而且随着氧化石墨烯含量的增加,C-S-H的杨氏模量提高量也会随着增加。系综的选择对C-S-H/GO复合材料模型的模拟结果存在较大的影响。在NPT、NVE系综下模拟,加入GO之后C-S-H凝胶的弹性模量并没有得到增大的结果。④C-S-H表面和GO分子之间的结合能均为正值,两者相互吸引。不同的C-S-H表面与GO分子之间结合能大小关系为:C-S-H(1 0 0)>C-S-H(0 0 1)>C-S-H(1 00)>C-S-H(1 1 1)。然后可以通过结合能计算界面间的相互作用力。C-S-H表面尺寸越大,C-S-H/GO体系的结合能越大。