超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,简称UHPC）是一种抗压强度至少120MPa以上、高韧性、优异耐久性的超高强水泥基复合材料。它通常采用不同粒径级配的胶凝材料（水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉等）、细集料以及钢纤维在超低水胶比下（0.2左右）达到最紧密堆积,从而制备出的一种具有优异性能的新型水泥基材料。这些组成及特性使得UHPC构件尺寸和自重显著减小,抗震性和抗海水腐蚀性能明显提高。由于混凝土中胶凝组分水化时消耗内部水分而产生许多处于半饱和状态的毛细管,毛细管张力的作用产生自收缩。自收缩通常发生在水胶比小于0.42的混凝土中,并且随水胶比降低,自收缩值增大,易导致混凝土早期开裂。由于UHPC的水胶比极低,其自收缩值通常为普通混凝土的好几倍甚至一个数量级,潜在开裂问题最终会降低UHPC强度和耐久性。针对UHPC在早期与后期存在的收缩问题,本文主要研究了UHPC自收缩、干燥收缩以及长期稳定性的变化规律及其对微观结构的影响。研究内容主要包括以下三个方面:1)采用波纹管和圆环试验研究了钢纤维掺量对UHPC自收缩的影响,并对比分析矿粉、粉煤灰对自收缩的影响规律;2)研究了钢纤维掺量对UHPC自收缩以及干燥收缩的变化规律,并提出了能更好描述UHPC干燥收缩的关系式;3)研究在室外、水和海水环境作用下的掺25%矿粉或25%粉煤灰的UHPC强度、质量和长度的变化规律,并采用差热分析（TGA）、孔结构分析（MIP）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（SEM）和酚酞显色法等分析并探讨了UHPC基体及纤维-基体界面微观组成和结构变化规律,阐明了微观结构与长期性能的内在关系。本文取得的主要成果如下:（1）采用波纹管和圆环试验研究了钢纤维掺量对UHPC早期自收缩的影响,发现自收缩随钢纤维掺量的增加而减小,纤维交叉搭接限制了自收缩的发展。同时密闭圆环法能更精确得测量UHPC的早期自收缩。UHPC自收缩主要发生在前24h,其收缩值占总收缩值的98%,72h后自收缩基本趋于稳定。掺2%-3%的钢纤维能显著改善UHPC的强度并抑制自收缩。圆环法给UHPC提供了近似完全的均匀约束,良好的体现了UHPC在约束条件下的收缩和应力松弛的综合作用。（2）研究了钢纤维掺量对UHPC自收缩以及干燥收缩的变化规律,提出了能更好描述UHPC干燥收缩随时间和钢纤维变化的关系式。结果显示:UHPC干缩值的发展呈现先快后慢的趋势,即7d前干燥收缩的发展速率较快,7d后逐渐变缓。钢纤维掺量对UHPC干燥收缩的抑制作用显著,随钢纤维的掺量增大,混凝土的干燥收缩明显减少。但钢纤维掺量过高,对干燥收缩抑制程度下降,当UHPC中钢纤维掺量由2%增至3%时,其干燥收缩仅降低了1.5%。这主要是因为过高的钢纤维掺量使得界面过渡区增多,不利于发挥钢纤维对混凝土干燥收缩的抑制作用。此外,掺25%粉煤灰对UHPC干燥收缩的抑制作用大于25%的矿粉。（3）研究了在室外、水和海水环境作用下的UHPC强度、质量和长度随龄期的变化规律,通过分析试件内部微观结构阐明了其与长期性能的内在关系。结果表明:在自来水中浸泡2年的UHPC试块的抗压强度不断增加。对于暴露在室外条件下的试样,其强度与浸泡水中的低,而海水中养护试样的强度发展受阻。在长度变化方面,暴露在室外条件下和自来水中的UHPC试件,均表现出收缩,而暴露于海水中的试件则呈现膨胀现象。暴露在室外条件下的试样的收缩值为水中养护试件的10倍。对于质量变化,暴露在室外条件下UHPC试件由于水分损失而表现出质量减少,暴露在自来水和海水中的UHPC试件质量均增加。在海水中浸泡的试样中,试样的表面附近的内部层,Ca（OH）₂（CH）含量最低,CH浸出是强度发展受阻的主要原因。结合SEM与TGA/DTG的研究结果表明:CH的减少伴随着碳酸钙（方解石）的形成,这是由于在室外阳台条件下存在微小的碳化作用,然而在自来水和海水环境CH却转化成为其他产品包括Mg（OH）₂、钙矾石以及Friedel’s盐和硫铝酸盐等。随着时间的推移,由于钙矾石的膨胀作用,海水中形成了更多的大孔和小孔,而在室外环境中,可能由于方解石的形成,产生了更多的中孔。