混凝土受冻破坏是影响混凝土强度和制约冬季施工的重要因素之一,所以冬季施工养护方法至关重要,传统的蓄热保温法、蒸汽养护等方法由于操作步骤繁琐、能源消耗大、强度形成缓慢等缺点,并不适应超低温环境下的施工养护。电致固化作为一种新型养护方式具有早期强度形成快、操作简单、强度损失小等优点,为冬季施工养护提供了一种新的途径。本文以碳纤维/碳纳米纤维(CF/CNFs)作为导电材料在新拌水泥砂浆中构筑导电通路,利用碳纤维导电水泥砂浆的电热特性,使试件自身发热,维持超低温环境下试件内部的养护温度,加快早期强度形成,防止试件受冻结冰。并研究电致固化对水泥砂浆各项力学性能及微观特征的影响,对电致固化过程中的传热理论也进行了研究。主要研究内容及成果如下:首先,对碳纤维/碳纳米纤维水泥砂浆(CM-CF/CNFs)的配合比和制备工艺进行了研究,通过试验确定了比较好的制备工艺,保证CF和CNFs在水泥砂浆中分散良好,为构筑均匀的导电网络提供基础保障;通过一系列实验对新拌水泥砂浆电阻率和强度的影响因素进行分析,包括搅拌工艺、CF掺量、水灰比,找到合适的CF水泥砂浆的配合比,其中CF掺量确定为0.75vol%。并通过对比试验确定电致固化实验的加载功率为30W。对电致固化过程中碳纤维导电网络演变过程进行研究,确定了利用CF和CNFs共同构筑导电网络的优化方案。通过对比不同CNFs掺量对碳纤维水泥砂浆试件发热稳定性的影响,确定CNFs掺量为0.2vol%。其次,研究超低温环境下电致固化试件与标准养护条件下试件的力学性能,发现电致固化可以加快水泥砂浆早期强度形成,防止试件受冻结冰。同时研究了超低温环境下电致固化水泥砂浆试件的孔结构和水化产物,分别进行扫描电镜分析(SEM)、氮吸附测试(BET)、差式扫描量热法和热重分析(DSC-TG),测试结果显示电致固化能够使水泥砂浆试件具备更加致密的微观结构,影响力学性能和耐久性能的毛细孔隙更少。最后,对小尺寸CF/CNFs水泥砂浆试件电致固化过程中的传热理论进行了研究,确定了试件温度与功率之间的量化关系。对于大尺寸试件,利用COMSOL对影响升温效果的因素进行了研究,对CF/CNFs水泥砂浆板的升温过程分别进行实验测试和软件模拟,发现两者的复合程度较高,软件模拟能够很好的指导实验功率选择。