超高性能混凝土,简称UHPC,是近三十年来最具创新性的水泥基材料,其凭借超高强度、超高韧性及超长耐久性已逐渐应用于大跨径桥梁、超高层建筑及其它特殊结构当中。兼顾良好施工及力学性能是UHPC进一步发展及应用的重要前提,而诸如材料组成、养护机制、搅拌工艺等均可对UHPC施工与力学性能产生较大影响。然而,目前我国针对UHPC材料性能尚处于探索阶段,因此,上述大多数影响因素,如水胶比、钢纤维掺量、振动搅拌等对UHPC材料性能影响规律尚未明晰或暂未统一,急需进行系统地试验研究。作为基本力学性能之一的单轴拉、压本构关系对于UHPC结构的设计与计算也至关重要。因UHPC配合比的较大差异及缺乏相关规范等缘故,导致目前关于UHPC单轴拉、压本构关系的研究成果大相径庭,缺乏普遍适用性。基于此,本文开展了水胶比、钢纤维掺量、钢纤维长径比、钢纤维形状、同形/异形钢纤维混掺、石英砂级配、硅灰掺量、养护机制、振动搅拌对UHPC施工与力学性能影响的试验研究。基于实测单轴拉、压应力-应变曲线,利用matlab批量拟合功能得到将各影响因素作为变量之一的本构方程。本文主要研究内容如下:(1)探明水胶比(0.15～0.2)对UHPC施工及力学性能的影响规律。进行不同搅拌时间及水胶比下的UHPC扩展度、新拌UHPC混合料静停一段时间后的扩展度损失率的试验,以及不同水胶比下的UHPC立方体抗压强度、抗折强度、弯曲韧性、单轴抗压强度、弹性模量及单轴抗拉强度试验,分析试验结果的变异性,确定相应影响规律。基于受弯应力-挠度曲线,结合CECS13:2009及其改进后的方法、Nemkumar法分别计算UHPC试件弯曲韧性指标,并通过对比确定适合计算UHPC弯曲韧性指标的计算方法。最后,基于实测的单轴拉压应力-应变曲线,拟合得到包含水胶比参数的UHPC单轴拉、压本构方程。(2)探明钢纤维参数对UHPC施工与力学性能影响规律。选用四种不同尺寸的平直形和两种端钩形钢纤维,进行不同钢纤维掺量、钢纤维长径比、钢纤维形状、同形/异形钢纤维混掺的UHPC扩展度及力学性能试验,分析试验结果的变异性,确定相应影响规律。采用适合计算UHPC弯曲韧性指标的方法分别计算各组UHPC试件的弯曲韧性指标。基于实测UHPC单轴受拉、压应力-应变曲线,拟合得到了包含钢纤维特征参数在内的单轴拉、压本构方程。(3)探究石英砂级配及硅灰掺量对UHPC施工与力学性能影响规律。选用3中不同粒径的石英砂,设计13组不同石英砂级配的UHPC试件及5种硅灰掺量试件,进行UHPC扩展度与力学性能试验,分析试验结果的变异性,确定相应影响规律。计算各组UHPC试件的弯曲韧性指标。最后,基于实测UHPC单轴拉、压应力-应变曲线,分别拟合得到各组试件的单轴拉、压本构方程。(4)探讨不同养护机制对UHPC力学性能影响规律。分别进行标准养护(养护龄期分别为1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、56 d)、热水养护及蒸汽养护(养护龄期均为1d～4 d)下UHPC力学性能试验,分析试验结果的变异性,确定相应影响规律。结合非线性拟合与简单推导得到抗压强度、抗折强度、抗拉强度、弹性模量以及轴压峰值应变分别与养护龄期间的关系式。基于实测曲线数据,通过拟合得到了包含养护龄期参数在内的UHPC单轴拉、压本构方程。(5)研究振动搅拌和普通强制搅拌对UHPC扩展度及各项力学性能的影响。通过对比分析确定了振动搅拌对于提升UHPC施工及力学性能的增强效应。