能源危机与环境污染是当今社会两大突出问题，化石能源的燃烧，造成这两大问题日益严峻，利用混凝土吸收太阳能具有巨大潜力。对于混凝土集热的研究和开发已成为发达国家的重要课题，并取得了一系列的研究成果，而我国对于混凝土集热的研究处于起步阶段。普通水泥混凝土力学性能良好，但是其热学性能欠佳，因此，开展混凝土组成对材料力学和热学性能影响研究，掌握石墨、炭黑、氧化铁黑等对混凝土材料力学与热学性能的影响规律，对研发太阳能吸热混凝土具有重要的理论与现实意义。论文首先研究了石墨、炭黑、氧化铁黑单掺对水泥力学与热学性能的影响规律，在此基础上，利用正交试验设计的方法研究了石墨、炭黑、氧化铁黑复掺对水泥力学与热学性能的影响规律，利用SEM等测试手段研究了石墨、炭黑及氧化铁黑单掺和复掺对水泥水化微观形貌的影响。随后进行了砂浆复掺实验，碳化硅替换部分石英砂实验以及最后的钢纤维增强实验。石墨、炭黑、氧化铁黑都提高了水泥的热学性能，但同时降低了力学性能。随着三种材料单掺量的增加，材料的力学性能逐渐下降，热学性能逐渐提高，对光的吸收系数增大。其中氧化铁黑对力学性能影响较小，石墨对提高导热系数，热扩散系数最有效，炭黑对提高光吸收系数及降低体积热容效果最佳。复掺加入会使材料力学性能进一步降低，热学性能进一步提高。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑的加入改变了水泥微观形貌，引入了孔洞裂纹等晶格缺陷。研究表明：热学性能对实际吸热影响显著，热学参数的高低与实际吸热温度的高低具有一致性。单掺时，随着掺入材料量的增多，吸热温度增高。复掺的实际吸热效果优于单掺，石墨、炭黑和氧化铁黑发挥了各自材料优势，对集热效果改善明显。石墨外掺16wt%，炭黑外掺16wt%，氧化铁黑外掺12wt%时，吸热平均温度最高，比空白样提高了8.30℃。在砂浆实验中，只进行复掺（正交）实验。全面研究了石墨、炭黑及氧化铁黑对水泥砂浆各性能参数的影响规律及机理。砂浆吸热实验表明：复掺砂浆试样中最高温度比砂浆空白样温度提高了7.82℃。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑复掺对水砂浆微观形貌影响明显，引入的孔洞裂纹等晶格缺陷较多，水泥石与骨料的结合面变差。在正交砂浆实验的基础上，选择最优的石墨、炭黑，氧化铁黑对水泥的外掺质量分数。进一步提高材料的热学性能，研究不同碳化硅替换量对复合材料力学和热学性能的影响并对机理进行探讨。研究表明：最优掺量为碳化硅占总重的质量分数10%。利用SEM分析发现，水泥石与碳化硅的接触界面比石英砂紧密，但是加入过多的碳化硅会引入较多的孔洞。用哑铃型钢纤维对复合材料的力学性能进行增强，结果表明：钢纤维显著提高复合材料的抗压抗折强度，对热学性能也有一定提高。水化至28d时，钢纤维体积掺量为4.5v%的水泥基复合材料抗折强度达到了9.37MPa，抗压强度提高至48.91MPa。绝干容重2302.6kg·m^-3，导热系数达到了8.3415W·（m·K）^-1，热扩散系数为8.3648×10^-6m²·s^-1，体积热容为142.35MJ·（m3·K）^-1。本课题系统研究了混凝土组成对材料力学和热学性能的影响规律及机理，最后制备的混凝土集热材料力学性能达到了一般建筑要求，热学性能良好。