二级配混凝土(粗骨料最大粒径40mm)与一级配混凝土(粗骨料最大粒径20mm)相比,当强度相同时,二级配混凝土的水泥用量、绝热温升和干缩能明显降低,在水工建筑物中常有使用。但因混凝土自身特性,在抗裂防裂方面不能完全满足工程实际要求,向二级配混凝土中掺入钢纤维是一个较好的解决途径。钢纤维二级配混凝土中由于粗骨料粒径较大和钢纤维较长等问题,已有关于最大粗骨料粒径为20mm的钢纤维混凝土配合比设计、工作性能和力学性能方面的研究成果是否能够完全应用于钢纤维二级配混凝土需要探究。本文结合国家自然科学基金项目:钢纤维二级配混凝土韧性和断裂性能研究(51679221),主要研究了C30钢纤维二级配混凝土的拌合物的工作性能、流变性能和硬化成型后的力学性能,主要结论如下:1、通过100组钢纤维二级配混凝土拌合物坍落度试验,研究了拌合物坍落度随砂率、单位用水量和钢纤维掺量的变化情况,结果表明:试验范围内拌合物的坍落度随砂率和单位用水量的增加而增加,随钢纤维掺量的增加而减小;基于试验结果建立了钢纤维二级配混凝土坍落度随砂率和单位用水量变化的模型,并给出了基于工作性能的钢纤维二级配混凝土拌合物随纤维掺量变化时的建议合理砂率和单位用水量。2、通过拌合物流变性能试验,研究了拌合物流变参数的影响因素,结果表明:拌合物的屈服应力随砂率的增加而减小,随钢纤维掺量和单位用水量的同时增加,基本保持不变;塑性粘度随砂率的增加而增加,随单位用水量的增加而减小;试验范围内,拌合物的塑性粘度值越大,拌合物粘聚性越好。3、通过钢纤维二级配混凝土抗压强度试验,研究了钢纤维掺量和砂率对抗压强度的影响,结果表明:抗压强度随钢纤维掺量的增加而增加,掺量为1.25%时抗压强度增幅最大,可达28.7%;当砂率在30%～36%之间时,抗压强度随砂率的增加而增加,当砂率在36%～42%之间时,抗压强度变化不明显,即砂率大于36%时二级配混凝土的抗压强度可充分发挥;在试验基础上,基于损伤理论和数值拟合建立了钢纤维二级配混凝土单轴受压破坏时的应力-应变关系模型,基于Weibull分布和直线分布建立了损伤演变模型。4、通过钢纤维二级配混凝土劈拉强度试验,研究了钢纤维掺量和砂率对劈拉强度的影响,结果表明:劈拉强度随钢纤维掺量的增加而增加,钢纤维掺量为1.25%时增幅最大,达80.9%;劈拉强度随砂率的增加无明显变化。依据规范计算出了钢纤维混凝土劈拉强度影响系数,结果表明钢纤维二级配混凝土的影响系数小于一级配混凝土。5、根据工作性能和力学性能的试验结果,给出实际工程中钢纤维二级配混凝土合理配合比建议:建议钢纤维二级配混凝土中钢纤维掺量为0.5%时,最小砂率为36%,最小单位用水量为200kg,在此基础上,钢纤维掺量每增加0.1%,相应的最小砂率增加1%、最小单位用水量增加3kg来保证工作性能和力学性能。