本文依托重庆嘉陵江水土大桥实体工程，开展水土大桥预制桥面板现浇叠合带混凝土材料设计与性能研究。在分析当前国内混凝土配合比设计的现状的基础上提出了一种新的混凝土配合比设计思路即通过级配理论构建混凝土材料堆聚结构，并研究了用水量、水胶比、外加剂掺量、膨胀剂品种和掺量对混凝土拌和物工作性、力学性能、变形性能的影响，研究结论如下：
　　（1）基于级配理论构建混凝土的堆聚结构，采用泰波理论进行级配设计，通过改变实验指数n使集料级配达到最大密实度，研究发现当实验指数n值小于0.55时集料的堆积密度随着n值的增加而增大，在n值为0.5时集料达到最大堆积密度，级配密实度达到最大，当n值大于0.55时堆积密度开始下降，级配密实度降低。采用粒子干涉理论进行级配设计，通过改变粒径比使集料级配达到最大密实度，研究发现集料堆积密度随着粒径比的减小而增大。通过改变堆聚结构混凝土配合比的拨开系数来优化混凝土的工作性，研究发现当拨开系数介于1.10~1.20时，混凝土的工作性随着拨开系数的增大而增加，当拨开系数位于1.20时混凝土工作性最优。但是拨开系数超过1.20之后混凝土出现流浆泌水甚至离析且混凝土抗压强度开始下降。
　　（2）通过改变膨胀剂掺量、胶凝材料组成以及混凝土设计方法研究硫铝酸盐型膨胀剂HEAA对混凝土拌和物工作性、力学性能以及变形性能的影响规律，试验结果证明：混凝土的工作性与HEAA膨胀剂的掺量之间并未表现出明显的相关关系，但通过堆聚结构设计的混凝土整体的工作性略差于传统设计方法的混凝土；混凝土的抗压强度随着HEAA膨胀剂的掺量增加而降低；当HEAA膨胀剂掺量低于胶凝材料总量11%时混凝土的限制膨胀率随着HEAA膨胀剂的增加而升高，当HEAA膨胀剂掺量超过11%后混凝土的限制膨胀率开始下降。
　　（3）通过改变膨胀剂掺量、胶凝材料组成以及混凝土设计方法研究氧化钙型膨胀剂SCEA对混凝土拌和物工作性、力学性能以及变形性能的影响规律，试验结果证明：混凝土的工作性与SCEA膨胀剂的掺量之间并虽并未发现表现出明显的相关关系，但混凝土的工作性整体表现良好；混凝土的抗压强度表现出随着SCEA膨胀剂的掺量增加而增加的趋势；混凝土的限制膨胀率随着SCEA膨胀剂的增加而升高，当SCEA膨胀剂掺量为8%时混凝土的限制膨胀率达到最大。
　　（4）无论是通过堆聚结构设计的混凝土还是配合比设计规程设计的混凝土，膨胀剂的掺入量与混凝土的工作性能均未表现出明显的相关关系；掺入SCEA型膨胀剂后混凝土的力学性能都要优于掺入HEAA型膨胀剂；总体上HEAA型膨胀剂表现出了膨胀速率快，膨胀效能大但后期体积稳定性不如SCEA型膨胀剂，而SCEA型膨胀剂虽然膨胀速率低于HEAA型膨胀剂，但其膨胀速率稳定，后期出水后体积稳定性优良，在约束条件下导致开裂的风险低于HEAA型膨胀剂混凝土。
　　（5）结合工程进度，进行了施工配合比的验证并提交了工程应用的技术资料。