橡胶集料混凝土是近年来发展起来的一种新型混凝土材料,其在力学性能和耐久性,特别是动态力学性能方面优势突出。然而,橡胶集料的引入会导致混凝土单轴抗压强度降低,因此橡胶集料多用于制备中、低强度等级普通混凝土,并且橡胶集料在混凝土中的使用量相对较低,橡胶集料混凝土的优势性能很难充分发挥。同时,现有橡胶集料混凝土的设计制备仍沿用普通混凝土配合比设计方法,少有从级配优化角度出发设计制备橡胶集料混凝土的研究报道。因此,本文以紧密堆积理论Dinger-Funk方程为指导,设计制备了橡胶集料混凝土,并研究了橡胶集料对高强混凝土(HSC)以及超高性能混凝土(UHPC)力学性能和微结构的影响规律。主要结论如下:(1)以紧密堆积理论Dinger-Funk方程为指导,对橡胶集料混凝土的集料和胶凝材料分别进行优化设计,确定了橡胶集料混凝土各组成的比例,得到了适宜的橡胶集料粒径和掺量范围。研究结果表明:橡胶集料粒径变化对橡胶集料混凝土的坍落度影响显著,随着橡胶集料粒径减小,混凝土的容重、抗压强度和抗折强度略有增加;同时,橡胶集料混凝土的应变能力呈现先增加后减小趋势。综合而言,较适宜的橡胶集料粒径为40~60目。橡胶集料掺量增加将使混凝土的坍落度、容重和抗压强度产生较大幅度降低,但明显改善了混凝土的韧性和应变能力,提高了混凝土的变形性能,使混凝土由脆性破坏转变为延性破坏。橡胶集料掺量在100 kg/m~3时,橡胶集料混凝土的综合力学性能较优;(2)以废轮胎钢丝和橡胶集料为增强、增韧组分,制备了超高性能橡胶集料混凝土,研究了橡胶集料和废轮胎钢丝对活性粉末混凝土(RPC)和超高性能混凝土(UHPC)静态力学性能的影响。结果表明:废轮胎钢丝对RPC具有较好的阻裂、增强和增韧作用,随着橡胶集料掺量的增加,UHPC的抗压强度和抗折强度降低,但弯曲韧性显著提高,橡胶集料和废轮胎钢丝的共同作用可将UHPC的弯曲韧性提高8倍以上;(3)橡胶集料混凝土的早期水化反应程度延缓,后期趋近于普通混凝土。橡胶集料对混凝土孔结构的影响表明,随着橡胶集料粒径和掺量增加,混凝土中100 nm以上有害孔占比增加,这主要归因于橡胶集料的引气作用。SEM结果显示,橡胶集料-水泥基体之间存在比普通砂石集料-水泥基体更宽的界面过渡区。综合研究结果可以看出,紧密堆积理论Dinger-Funk方程可用于指导超高性能橡胶集料混凝土的设计与制备,得到的超高性能橡胶集料混凝土综合力学性能优异。废轮胎钢丝和橡胶集料用于改善高强混凝土以及超高性能混凝土韧性具有可行性。