混凝土凭借较高的强度和耐久性,施工简易方便等特点,成为世界上应用最为广泛的建筑材料。随着我国的城镇化要求的提高,相应的基础建设需求量巨大,在长久的使用过程中,传统混凝土的弊端也开始凸显出来。高性能混凝土在此过程中应运而生,而通过纤维实现水泥基材料的高性能化是其核心。通过充分发挥纤维的增强作用,使混凝土的抗折、抗拉、抗冲击性、延展性和韧性得到提高。而纳米SiO2是一种良好的界面改善材料和填充材料,将纳米SiO2引入能够改善混凝土的级配效果,提升碳纤维与混凝土基体的界面强度,增加混凝土的整体性和力学性能,从而表现出明显的性能叠加效应。本文在前人研究的基础上,研究了碳纤维混凝土和纳米SiO2改性碳纤维混凝土的在常温以及高温状态后的关键力学性能,并通过扫描电镜分析了混凝土的微观结构,主要内容可以总结为:（1）本试验共制备12组混凝土试样,其中包括不同碳纤维掺量（0wt%、0.6wt%、1.0wt%和1.4wt%）和不同碳纤维长度（5mm、7mm和10mm）的碳纤维混凝土,不同碳纤维掺量（0.6wt%、1.0wt%和1.4wt%）和不同纳米SiO2（0.5wt%、1.0wt%和2.0wt%）的纳米SiO2改性碳纤维混凝土。结果表明,掺入适量碳纤维后混凝土的抗压强度有所提升,但提升的效果有限。而对劈裂抗拉强度和抗弯强度的提升更为明显。相较于单掺碳纤维,将碳纤维和纳米SiO2复合后掺入混凝土后表现出的力学性能更优异。（2）试验中共制备了432个混凝土试件,试件尺寸分别为150mm×150mm×150mm和100mm×100mm×400mm,其中324个试件分别进行400℃、600℃和800℃高温处理,记录混凝土试件在高温处理的过程中的试验现象以及高温后试件的外观形貌变化,高温处理的试件自然冷却至室温,然后将冷却后的试件分别进行力学性能试验。（3）记录常温状态下混凝土试样的关键力学性能,分析碳纤维掺量、碳纤维长度和纳米SiO2掺量对混凝土力学性能的影响,并解释造成这种变化的机理。结果表明,在混凝土中掺入过少或过多的碳纤维,混凝土的力学性能的提升效果有限,甚至会出现负面效应。而将纳米SiO2掺入其中也表现出类似的情况,并没有表现出纳米SiO2在混凝土中的占比越大力学性能越佳的正相关规律。（4）记录高温后混凝土试样的残余力学性能,以常温状态的混凝土的力学性能为基准,分别对比不同高温对混凝土造成的损伤,分析普通混凝土、碳纤维混凝土和纳米SiO2改性碳纤维混凝土的力学性能残余率。解释了高温造成混凝土力学性能降低的机理。试验发现,高温对于普通混凝土的损伤大于碳纤维混凝土和纳米SiO2改性碳纤维混凝土。纳米SiO2可以降低内部孔隙率,并提高高温后的基体致密性,纳米SiO2和碳纤维的协同作用是改善高温后纳米SiO2改性碳纤维混凝土力学性能的主要因素。（5）通过电镜扫描不同类型混凝土试样的断裂面,观察碳纤维混凝土和纳米SiO2改性碳纤维混凝土与普通混凝土的区别以及掺入其中的碳纤维的失效模式,通过内部微观结构解释混凝土宏观力学性能的变化。结果发现,当碳纤维掺量较少时,碳纤维在混凝土基体中能够均匀的分散,而当碳纤维掺量过多时,则容易在出现集束或结团现象,造成力学性能的损失。碳纤维在混凝土基体中的主要失效模式为拉拔和拉断。