超高性能混凝土（UHPC）具有优异的力学强度,可提高建筑构件的承载能力,减小构件尺寸和钢筋用量,但存在着收缩大、需要蒸养和表观密度大等不足,制约了其在大跨度桥梁、超高层建筑结构领域的推广与应用。针对上述问题,本文依托国家自然科学基金项目“轻质低收缩超高性能混凝土的制备及其微结构形成机制”（51878003）以及湖北省技术创新专项重大项目“轻质超高性能混凝土开发及其在预制拼装桥梁工程中应用”（2018AAA001）,采用核磁共振、纳米压痕、扫描电镜-微区成分分析和三维X射线显微镜等现代测试技术,开展了轻质低收缩超高性能混凝土（LUHPC）的研究。通过系统研究胶凝材料的组成、轻集料的物理性能、钢纤维的掺量和水胶比等对超高性能混凝土的工作性能、力学性能、体积稳定性能和耐久性能的影响规律,开发了LUHPC用的高吸水、储释水稳定的高强轻集料,探讨了预湿轻集料的内养护作用对LUHPC微结构形成的影响机制,制备出了轻质、低收缩、超高强度和高耐久性的LUHPC,并进行了工程应用。本文取得的主要创新成果如下:（1）提出了LUHPC的低密度、低收缩、超高强度和高耐久的协同设计与制备方法,制备出表观密度≤2000kg/m~3、28d抗压/抗折强度≥100MPa和15MPa、28d抗拉强度≥7.5MPa,90d收缩率≤300×10–6、56d电通量≤100C以及500次冻融循环质量损失率≤1%的LUHPC,揭示了高微细连通孔隙率、高吸水率的预湿球形轻集料释水内养护作用与膨胀剂补偿收缩作用协同降低超高性能混凝土收缩,且在轻集料周围形成强度高于基体、类似隧道衬砌作用的致密拱壳结构,减轻混凝土受压时轻集料所受的压应力,辅以纤维阻裂作用,可利用较低强度轻集料（筒压强度为6～7MPa）制备出强度等级C100以上轻质低收缩超高性能混凝土的机理。（2）开发了LUHPC用的高微细连通孔隙率、高吸水率和中高强度的轻集料制备技术,烧制的轻集料吸水率≥15%、表观密度≤1.45g·cm-3和筒压强度≥6.5MPa。探明了该轻集料组成、结构对其性能的影响机制:轻集料以莫来石、钙长石为主要矿物组成,其中构成集料骨架结构的细小粒状钙长石晶粒可诱导穿晶断裂发生,短柱状的高强莫来石晶粒能够阻碍裂纹扩展,从而使得高吸水率的轻集料具有较好力学性能。轻集料烧制过程中的Ca2+、Mg2+等离子增大了高温液相粘度,阻碍了气孔的迁移、排出和相互聚集,使得轻集料中0.01～100nm微细连通孔含量占总孔隙率的50%以上,导致该轻集料的吸水率高、在LUHPC拌和过程中储水稳定及在硬化过程中释水内养护减缩效果好。（3）揭示了LUHPC中的高微细连通孔隙率、高吸水率的预湿球形轻集料内养护效应及其周围致密高强拱壳结构的形成机制。高微细连通孔隙率、高吸水率的预湿球形轻集料在低水胶比胶凝浆体拌和阶段的毛细管作用下储水稳定,水化硬化阶段受渗透压和湿度差的耦合作用影响能够持续并缓慢向周围浆体释放水分,减缓了水泥基材料内部湿度的降低趋势,提高了轻集料周围胶凝材料的水化程度、水化产物C-S-H凝胶的聚合度和平均分子链长,并在集料周围形成了力学性能高于水泥石基体的拱壳,该拱壳结构能够分散混凝土受压时轻集料所受的压应力,从而有利于提高LUHPC的体积稳定性、力学性能和抗有害离子侵蚀的能力。（4）LUHPC具有优异的耐久性能,其抗冻融性能、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能等性能指标与相同强度等级下的普通UHPC接近。LUHPC用于钢桥面铺装,降低了桥梁的静荷载,可有效解决钢桥面铺装层的开裂、推移和拥包等病害。本研究成果已应用于钢桥面铺装工程,取得了良好的经济效益,具有继续深入研究和推广应用价值。