碳纤维在水泥基材料中构筑网络均匀性决定了碳纤维水泥砂浆复合材料各项性能的优异。碳纤维网络的均匀性与纤维空间位置分布息息相关。研究和工程运用工作需要能够精确地表达碳纤维空间相对位置的分散评价方法,量化地指导碳纤维分散与材料性能分析,优化碳纤维的分散系数且提高碳纤维利用率。本文通过最近邻近距离统计方法评价碳纤维在水泥基中的分布情况,建立平均距离分散系数和平均距离均匀系数协同比较碳纤维的分散均匀性。基于分散系数,本文探索了不同分散时间、分散剂、粗硅砂体积比和硅灰掺量对于碳纤维分散影响差异。具体研究结论如下:(1)研发表达碳纤维空间相对位置的分散量化算法,建立平均距离分散系数和平均距离均匀系数,并通过不同分散时间试验的结果,验证该方法在评价碳纤维在水泥基材料中分散的适用性。(2)比较不同的分散时间对于碳纤维分散均匀性的影响,结果表明:硅砂、水泥、碳纤维混合3分钟干分散,加入减水、剂消泡剂混合溶液继续分散3分钟的工艺电阻率、电阻率增长值、平均距离分散系数和平均距离均匀系数最优。(3)通过分散量化方法比较1.5g/L浓度的羧甲基纤维素钠、甲基纤维素和羟乙基纤维素碳纤维分散作用效果,得出甲基纤维素的分散系数最优,且优于羧甲基纤维钠,优于羟乙基纤维素。但是,电阻率和电阻率增长值变化表明三种分散剂表面改变碳纤维表面亲水性提高碳纤维分散,同时引起碳纤维介面电阻发生增加,降低碳纤维网络的导电作用形式。(4)粗硅砂与细硅砂体积比增加,平均距离分散系数提高,平均距离均匀系数降低。而且,电阻率和电阻率稳定性同样表明碳纤维分散效果增加,在粗硅砂完全替换细硅砂时结果最优。对比抗压强度和抗折强度变化,强度与材料密实均一性联系更紧密。(5)水泥质量5%的硅灰优化碳纤维的平均距离分散系数和平均距离均匀系数,同时提高抗折抗压强度。5%硅灰和粗硅砂碳纤维水泥砂浆的导电和力学性能优化最明显。