超高性能混凝土(UHPC)是一种高强高韧性的新型复合材料,在工程实践中具有广泛的运用前景。但是由于水胶比低、高胶凝材料含量以及无粗骨料,UHPC的早期自收缩非常大,导致的收缩开裂问题十分严重。另外,UHPC具有致密的微观结构,外部养护水分很难进入到基体以补偿内部相对湿度(IRH)的快速降低。内养护作为一种新型的养护方式,通过引入吸水性材料,为混凝土内部提供有效的水分来源。这既可以减轻自干燥现象,还能促进基体胶凝材料的水化,提高耐久性。内养护在使用大量矿物掺合料以及极低水胶比的UHPC中的有效性研究较少。本文从UHPC收缩控制的目的出发,主要研究了超吸水性树脂(SAP)和细轻骨料(FLWA)在UHPC中的内养护作用。本文首先采用茶叶袋法研究了两种不同粒径的SAP在自来水、水泥浆过滤液中的吸水率,并且通过氢核磁共振(~1H NMR)定量分析了不同矿物掺合料以及SAP粒径和掺量对SAP在UHPC基体中吸释水特性的影响。SAP在自来水中的吸水率远远大于在过滤溶液中的吸水率。小颗粒SAP比大颗粒SAP具有更高的吸水速率和更短的吸水时间。SAP在浆体中存在两种行为,吸水和释水。另外,硅灰改变了SAP在UHPC基体中的释水过程,其释水过程可以划分成由渗透压和湿度控制的两个阶段。研究了不同粒径和掺量的SAP对UHPC基体的强度、收缩和耐久性的影响。结合微观结构分析,阐明了SAP的内养护机理。在有效水灰比相同的情况下,SAP以及额外引入水的加入能够显著抑制UHPC的自收缩,但会降低抗压强度和增加干燥收缩。随着SAP掺量的增加,UHPC的自收缩进一步降低,同时SAP对干燥收缩与强度的负面影响也越大。大颗粒SAP对UHPC抗压强度的负面影响要大于小颗粒SAP。另一方面,在总水胶比相同的情况下,SAP的加入能提高抗压强度以及降低真空饱水吸水率、碳化深度和氯离子渗透系数。尽管SAP释水之后残留的大孔会增大孔隙率,但由于SAP残留的孔基本是闭合的,不会对渗透性有负面影响。SAP和额外引入的水能够提高UHPC基体的水化程度,并且使毛细孔隙率降低。研究了SAP粒径和掺量在两种不同的养护方式下对UHPC抗压强度、抗折强度、纤维拉拔性能和收缩性能的影响,并且用显微硬度测试和背散射扫描电镜(BSEM)从微观上解释了SAP对UHPC中纤维界面过渡区(ITZ)的影响。SAP对纤维ITZ具有两方面的影响,其一,SAP的内养护作用使得纤维ITZ更加致密,降低了UHPC基体在干燥阶段的收缩微裂缝。其二,SAP释水之后残留的孔会对ITZ产生负面影响。这双重作用受SAP粒径、掺量以及UHPC养护方式的影响。在添加SAP的情况下,蒸汽养护比水养更有利于UHPC抗压强度的发展,但低掺量(0.3%)小粒径SAP的UHPC试件在水养条件下具有最高的抗折强度。另外,由于SAP残留大孔的存在,UHPC的强度随着SAP掺量和粒径的增大而降低。SAP提供的内养护可以抑制UHPC在水养以及蒸汽养护过程中的收缩。在纤维存在的情况下,小颗粒SAP的收缩抑制效果优于大颗粒。评估了SAP在低湿度条件下的内养护效率,以及干燥条件下SAP对UHPC微观结构的影响。最后采用减缩剂(SRA)与SAP复掺,解决SAP内养护在干燥收缩方面的弊端。对于接近干燥表面的UHPC基体,SAP会减缓由蒸发造成的IRH下降。当与干燥表面的距离超过5 cm时,该位置的UHPC基体与密封条件下的UHPC基体所处的状态相同。UHPC在干燥条件下的总收缩量与平均水分损失呈非线性关系,这是由自干燥和蒸发的耦合作用引起的。在尺寸效应方面,SAP对较大UHPC试件的收缩抑制效果优于小试件。另外,SRA分子与SAP水凝胶聚合网络上官能团的相互作用使得低掺量的SAP与SRA的复掺体系自收缩率最低。SAP和SRA复掺能使28d和90d的抗压强度略有增加。最后系统研究了FLWA的预处理方法、掺量对UHPC强度、收缩以及微观结构的影响。预处理的FLWA能够增强UHPC的抗折强度,但是对抗压强度影响不大。此外,额外引入水不利于UHPC后期强度的发展。在不加入额外引入水的情况下,随着FLWA掺量的增加,UHPC自收缩先增加后减少,当掺量为15%时,UHPC自收缩最小。真空饱水的FLWA吸水的水分大,从而能更有效地抑制自收缩。普通浸泡和真空饱水的FLWA都能降低干燥收缩,但若向基体中添加额外引入水时,FLWA的加入会对干燥收缩具有不利影响。FLWA提供的内养护水,可用于水泥和辅助性胶凝材料的后期水化,并增强了FLWA和基体的界面微观结构。