防辐射混凝土中的高密度骨料因重力作用易沉降，致其力学性能受损。为增强此类混凝土的力学性能，以水泥、粉煤灰、矿粉、铁矿石碎石及铁矿石砂为基础原料，并掺入碳纤维与减水剂，制备了碳纤维增强防辐射混凝土。试验探究了不同碳纤维掺量对混凝土工作性能、力学特性及微观结构的影响。结果表明：使用长度为7 mm、直径为6μm的碳纤维，且碳纤维的体积分数为0.2%时，所制备的碳纤维防辐射混凝土坍落度为180 mm,表观密度范围为（3 750±50）kg/m³、28 d抗压强度为51.08 MPa、28 d劈裂抗拉强度为6.56 MPa,展现出良好的力学性能；碳纤维与减水剂的额外掺入显著优化了防辐射混凝土的工作性能与力学特性；综合考虑性能与成本控制，确定碳纤维的最佳体积分数为0.2%。综上，该研究为碳纤维增强防辐射混凝土的制备提供了宝贵的理论指导与实践参考。