碳纳米管（CNTs）作为一种新型纳米纤维材料，以其优异的力学、电学性能，是现在材料研究领域的一个热点。学者研究发现，在金属、陶瓷中掺加一定比例的碳纳米管，能够有效增加基体材料的韧性。水泥作为与陶瓷性能类似的脆性材料，在水泥基体中掺加一定量的CNTs，对于改善基体的固有脆性会发挥良好的效果。本文主要研究CNTs水泥砂浆复合材料的实验室制备方法，包括CNTs在水溶液中的分散性能、CNTs水泥砂浆的浇注工艺以及CNTs水泥砂浆的配合比。在此基础上，对分别添加普通CNTs、带有官能团（-COOH/-OH）的CNTs、附着SiO₂的CNTs的水泥砂浆试件进行了实验研究，并且研究了不同掺量的CNTs对于实验结果的影响。实验采用了抗压强度和抗折强度用来评估试件的力学性能；压汞实验和扫描电镜来评估试件的微观结构。结果表明，添加普通CNTs的试件力学性能下降了70%。CNTs掺量的变化对于试件的影响不大，CNTs自身直径的变化（10-20nm⁴0-60nm）对于试件性能的略有影响，直径较大的CNTs试件力学性能提高了5%。试件整体孔隙率上升了100%，平均孔径大幅上升，电镜照片显示在水泥基体中存在大量孔隙，主要是因为分散剂SDS的加入带来了大量气泡影响了实验结果；带有官能团（-COOH/-OH）CNTs的试件的力学性能提升了15%，含有羧基（-COOH）CNTs的试件的平均强度要比含有羟基（-OH）CNTs的试件更高。整体孔隙率基本不变，但平均孔径下降了30%，电镜照片显示CNTs在水泥基体中起到了桥连微裂缝，填充微孔隙的作用；添加附着SiO₂的CNTs的试件力学性能略有上升，电镜照片显示纳米SiO₂薄膜成功地附着在CNTs表面，平均厚度为50nm，CNTs在水泥基体中形成网状连接水泥的水化产物。