核电行业的快速发展能为国民经济带来巨大的能源补充,作为绿色清洁能源的核能开发和应用已成为全世界关注的焦点。当前核电建造方法已达到在工厂车间内实现大型模块集成化预制,现场大型吊车快速安装的水平。模块化施工可最大程度缩减建造周期,但大型模块在设计上有严格安全和抗震等级要求,而且其超大的外形以及复杂特殊的内外部结构,使得模块内部的普通混凝土浇筑难以达到设计要求。为解决这一施工难题,需要采用高性能的新型混凝土替代普通混凝土,自密实混凝土的研究和应用应运而生。由于目前自密实混凝土应用于第三代先进压水堆技术AP1000核电的建设还没有先例可循,因此研究自密实混凝土的性能以及在大型模块中采用自密实混凝土进行浇筑的可行性,具有重要的工程应用意义。本文对自密实混凝土的配合比及性能进行了实验研究,根据模拟实验结果对浇筑施工工艺进行了优化,并在某核电厂超大型结构模块CA20的建造中进行了工程实际应用。论文主要研究内容如下:根据自密实混凝土的原材料(包括砂、石、粉煤灰、水泥、减水剂、引气剂等)性能,采用三种配合比设计方法(固定砂石体积法、改进全计算法和参数法)设计自密实混凝土的性能,通过不同原材料含量的混凝土配比实验,经测试做出方案验证和比对,然后选择出最优方案。研究了砂率和浆体含量对自密实混凝土的性能影响,并通过一比一模拟件实验,检测了所选配比方案制得的自密实混凝土的坍落扩展度,结果表明自密实混凝土满足坍落扩展度要求。基于超大型结构模块CA20的结构特点,分析了应用自密实混凝土的必要性,通过工程模拟实验研究浇筑方法和工艺,采用循环浇筑原理实现对自密实混凝土的灌注进行过程控制,以满足混凝土固化各项参数要求以及全过程模块防变形控制。论文对CA20共进行了四次实体自密实混凝土浇筑,前三次是在充分的模拟实验基础上进一步在工程实际中实验验证,第四次为最终灌注。防变形控制实验验证了循环多层连续浇筑原理应用于CA20这类具有复杂结构和特殊要求的大型模块的浇筑过程中的可行性。工程验证实验结果表明,在核电现场有能力做到CA20自密实混凝土浇筑质量过程控制,优化的配比方案以及灌注工艺可广泛应用于核电站的其他类似工程,创造更多价值。