高温引起混凝土内部的化学和物理反应会降低其各项性能,而纤维的使用则可有效提升混凝土的韧性,使其力学性能和耐久性得到明显提高。纳米纤维在混凝土材料中可以起到有效细化微观孔隙结构、促进水化过程及抑制裂纹发展的作用,而纳米纤维中的多壁碳纳米管（MWCNTs）又因其本身优异的力学性能而备受关注。尽管碳纳米管增强混凝土材料受到众多学者的广泛关注,但大多研究集中在常温下碳纳米管混凝土力学性能方面。事实上,由于各类混凝土结构火灾频发使得混凝土材料的高温劣化机理以及如何有效提高其耐高温性能一直都是混凝土材料的研究重点。同时,高温后混凝土的各项性能同时也受到不同冷却方式的影响,而不同冷却方式对高温后混凝土各项性能的影响又主要是受到从外部吸收的水分在混凝土内部传输导致其细微观结构发生变化所致。基于此,本文主要采用X-Ray断层扫描技术（X-Ray CT）和低场核磁共振（LF-NMR）技术探究了高温冷却后MWCNTs增强混凝土（以下简称MWCNTs混凝土）的静、动态力学特性和细微观结构损伤特征,研究了高温冷却后混凝土内部水分的传输规律及其对混凝土宏观力学和微细观结构的作用机理,并对MWCNTs混凝土在高温冷却后力学性能的强化效果进行了分析与评价。围绕本文的具体试验情况,主要完成了以下工作:（1）研究了不同掺量和内径的MWCNTs对水泥砂浆在常温下的力学性能和微观结构的作用机理。根据试验结果发现,内径为10-20 nm,掺量为0.08 wt%的MWCNTs对水泥基材料的力学性能强化效果最佳。（2）研究了高温冷却后MWCNTs增强混凝土在静态荷载作用下的力学性能变化规律,并同时考虑了冷却方式和冷却时长对其抗剥落性能、开裂行为和力学性能的影响。研究发现,在混凝土中加入MWCNTs可以有效抑制高温冷却过程中混凝土的开裂和剥落。高温冷却后MWCNTs混凝土的强度损失大约比普通混凝土低11.15%～27.6%。（3）采用分离式霍普金森压杆装置对高温冷却后MWCNTs混凝土的动态压缩力学特性进行了研究。结果表明,高温冷却后混凝土的动强度、冲击韧性和能耗随应变率的提升而增加,且MWCNTs混凝土的动态压缩强度、冲击韧性和能耗都高于相同工况下普通混凝土的动态压缩强度、冲击韧性和能耗。（4）采用X-Ray断层扫描技术（CT）研究了高温冷却后MWCNTs混凝土的细观结构变化特征。基于CT试验,提出了一种基于区域卷积神经网络（Mask R-CNN）的混凝土CT图像细观孔隙和裂纹分割、提取、计算模型。结果表明,在一定温度下短时间喷淋冷却有利于改善MWCNTs混凝土的孔隙结构。MWCNTs的填充和桥接作用可以有效抑制混凝土内部裂纹的扩展,并对600℃以下混凝土内部孔隙网络的形成有一定的有利影响。（5）利用LF-NMR技术对高温冷却后MWCNTs混凝土内部水分含量、水分分布和孔隙变化规律进行了探究。结果表明,高温冷却后MWCNTs混凝土T2谱整体右移,谱面积增大,试样内部孔径增大,孔隙数量增多,孔径分布变得更加不均匀。此外,试样内部整体水分含量随温度的升高而降低,但在随后的水冷过程中,自由水所占的比例随着温度和冷却时长的增加而增加,而结合水所占的比例则随着温度和冷却时长的增加而不断减小。