混凝工作为用量最多、应用最广泛的建筑材料,与人们的生活和居住息息相关。但建筑工程的大型化、工程环境复杂化、构件特殊化对混凝土提出了更高的要求。超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete:UHPC）的出现能很好的适应各种严酷环境下的使用,并满足人们对结构耐久性等要求。UHPC是一种新型的水泥基复合材料,其具有超高强度和韧性、优异耐久性等特点。然而,低水胶比降低了水泥和硅灰的利用率以及制备成本高等问题很大程度上限制了UHPC的推广应用。因此,如何有效降低UHPC高成本和高能耗成为学者们关注的热点。将矿物掺合料部分取代UHPC中的水泥为解决这一问题提供了新的思路。在矿物掺合料中偏高岭土（Metakaolin,MK）,由于其高火山灰活性和稳定的产量受到了人们的青睐。近几年,MK作为辅助性胶凝材料在UHPC中的应用越来越广泛,然而还是缺乏MK和不同纤维材料,如:钢纤维（Steel Fiber,S）、玻璃纤维（Glass Fiber,G）、聚乙烯醇纤维（Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA）、聚丙烯纤维（Polypropylene Fiber,PP）和玄武岩纤维（Basalt Fiber,CB）或矿物掺合料,如:MK、硅灰（Silica Fume,SF）、粉煤灰（Fly Ash,FA）、高炉矿渣（Blast Furnace Slag,GGBS）、玻璃粉（Glass Powder,GP）、钢渣粉（Steel Slag Powder,SP）多元复合对 UHPC 宏观性能和作用机理的研究,这很大程度上制约了 UHPC在工程中的应用。本文针对目前MK对混凝土性能研究的基础上,测试了SF和MK 3d、7d和28d的火山灰活性指数,并系统地研究了三种不同的体系如:单掺MK（Mix-Ⅰ）、MK+不同纤维复掺（Mix-Ⅱ）、MK+钢纤维+不同矿物掺合料复掺（Mix-Ⅲ）,对UHPC力学性能、耐久性、微观结构、水泥水化的影响,并从微纳观尺度上探索了不同体系对UHPC性能影响的机理。得出以下结论:（1）MK具有较高火山灰活性,其火山灰活性指数高于SF。SF、MK 7d和28d的火山灰活性指数分别为94、108和103、118。（2）力学性能测试可以发现,对于Mix-Ⅰ来说,MK的最佳掺量为10%,UHPC试样7d、28d和90d的抗压强度分别提高了21%、28%和18.2%,而抗折强度和弹性模量随时间变化的趋势与抗压强度相近。当MK和不同纤维复掺（Mix-Ⅱ）时,钢纤维表现出最佳的力学性能,其28d的抗压强度、抗折强度和弹性模量分别提高了28%、14%和17.2%;而其他纤维的掺入均不同程度上降低了UHPC的力学性能。MK、钢纤维和不同矿物掺合料复合（Mix-Ⅲ）后对UHPC改善效果分别为GGBS>FA>GP>SP。此外,根据测试数据的多元回归分析,提出了一种基于时间和矿物掺合料变化的新弹性模量预测模型Ec+,该模型具有良好的适用性。（3）Mix-Ⅲ试样耐久性研究显示,MK和GGBS、FA、GP、SP复掺后,UHPC的渗水高度和电通量分别为1.2mm、1.5mm、2.2mm、2.7mm和28.5C、26.7C、41.2C、50.6C。另外,干燥收缩结果显示,MK和FA复掺表现出最佳的干燥收缩值,7d、28d和100d的干燥收缩值分别降低了6.8%、12.6%和13.5%。（4）微观性能分析测试结果显示,MK和矿物掺合料的掺入消耗了水泥水化析出的CH晶体,并且通过“二次水化”反应生成额外的C-S-H凝胶,填充UHPC基体和界面过渡区的孔隙,改善了 UHPC的微观结构。纳米压痕分析表明,在Mix-Ⅲ试样中,随着MK的掺入,UHPC试样中孔隙、LDC-S-H凝胶、CH晶体的体积分数分别降低了15%、25.8%和24.7%,但是HDC-S-H凝胶的体积分数增加了 27%,而MK和GGBS复掺表现出良好的协同作用。