随着经济的发展和科技的进步,人类正不断向高空、地下和海洋进行开发,现代土木工程更倾向于高层化、轻量化和大跨度化的发展趋势,具备轻质高强、韧性好、耐久性优良、符合可持续性发展等优点的超高性能混凝土能够满足土木工程未来的发展趋势,是现代混凝土科学的重要研究方向。但由于超高性能混凝土制备时用水量较低,导致其粘度大,施工过程中泵送难度大。因此,为了让超高性能混凝土能够广泛应用于工程建设中,解决其流变问题具有十分重要的意义。本文围绕低水胶比水泥基材料流变性能、超高性能混凝土工作性能及流变行为开展系统研究,揭示了各因素对超高性能水泥基材料流变行为的影响规律和影响机制,为科学制备超高性能水泥基材料提供理论支撑。系统研究了水胶比、胶砂比、减水剂以及矿物掺合料对低水胶比水泥基材料流变性能及力学性能的影响规律。掺入粉煤灰、微珠和矿渣均能有效改善低水胶比水泥基材料的流变性能,掺入硅灰则会使低水胶比水泥基材料的屈服应力和塑性粘度增加,其流动性变差。根据矿物掺合料掺量对低水胶比水泥基材料流变性能及力学性能的影响规律,可以得到微珠最佳掺量为20%—30%,矿渣最佳掺量为10%—15%,硅灰最佳掺量为5%—10%。其中,在超高性能水泥基材料中引入微珠改善其流动性原因在于,微珠粒径较小且分布连续均匀;且微珠颗粒形貌为规则球体,在水泥基材料中引入微珠一方面提供良好的填充效应,提高胶凝材料颗粒的堆积密实度,另一方面,微珠的正球型颗粒形貌可在体系中发挥极好“滚珠润滑效应”。探究了水胶比、胶凝材料用量、砂率、钢纤维掺量对超高性能混凝土工作性能和力学性能的影响规律。经过组成优化,水胶比采用0.20,胶凝材料用量为680kg/m3,砂率为40%,胶凝材料组成采用55%水泥、30%微珠、10%矿渣以及5%硅灰,制备出坍落度为285mm、扩展度为760mm、T50时间、倒坍筒时间、V漏斗通过时间分别为14.5s、17.1s和54.3s,28d强度达121MPa的超高性能混凝土。综合考虑钢纤维对超高性能混凝土工作性能及力学性能的影响,确定钢纤维适宜的体积掺量为1.0%-2.0%,制备出的超高性能混凝土工作性能较好,抗压强度较高。将超高性能混凝土视为Herschel-Bulkley流体,建立有限元模型,分别对新拌混凝土坍落度试验与V漏斗试验进行仿真分析,建立了超高性能混凝土流变参数与工作性能的关系,可定量反映出各因素对超高性能混凝土流变性能影响。揭示了各因素对超高性能水泥基材料流变行为的作用机制。对于低水胶比浆体体系,水膜层厚度是影响低其流变行为的重要原因。探究了水胶比、减水剂和矿物掺合料对低水胶比水泥基材料流变行为的影响规律,通过对水膜层厚度计算、测定减水剂吸附量、定量表征矿物掺合料颗粒形貌三方面揭示了各因素对低水胶比浆体流变行为的作用机理。对超高性能混凝土体系,明晰了富余浆体厚度是影响新拌混凝土流动性的根本原因,并探究了胶凝材料用量、骨料级配及骨料形貌对超高性能混凝土流动性的作用机理。