轻骨料混凝土（Lightweight aggregate concrete,LWAC）是由胶凝材料、轻粗骨料或轻砂（或普通砂）和水配制而成的干表观密度小于1950kg/m~3的混凝土。由于其自重小（质轻）、保温和耐火性能良好等优点,在桥梁、外墙装饰、轻薄结构和防护结构等工程具有广阔的应用前景。然而,因轻骨料的低强度,轻骨料混凝土“轻质化”的同时,往往也带来力学性能大幅劣化,这成为限制LWAC在结构工程中应用的关键问题。已有研究表明通过选用高强轻骨料、构建核壳型轻骨料的方法能有效提升轻骨料强度,进而实现LWAC的机械性能增强。但优选或处理后的轻骨料性能仍与天然骨料（砂、石）差距巨大,导致LWAC强度增长有限,无法从根本上实现LWAC轻质和高强的统一。降低轻骨料粒径,提升结构的均质性,构建应力分散结构,是提升LWAC的有效途径。然而,受限于LWAC的材料组成,小粒径轻骨料无法大量掺加。超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete,UHPC）是一种通过剔除粗骨料构建的高均质水泥基材料。传统UHPC骨料最大粒径＜1mm,因其超低水胶比,大量水泥仅起到物理填充作用,往往使用微米级填料代替水泥,这为小粒径轻骨料的大量引入提供了条件。基于此,本研究选用超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete,UHPC）作为基体,实现小粒径轻骨料的大量引入,构建具有高均质结构的LWAC,系统评价其宏观性能,并通过近场动力学模拟和断裂力学理论探究混凝土材料结构均质性提升对宏观性能的作用机制,为高强/超高强的LWAC设计和制备提供理论基础和技术支撑。本文主要研究及结论如下:（1）基于颗粒紧密堆积理论,利用修正的安德森和安德烈森（modified Andreasen and Andersen,MAA）模型,设计高均质基体UHPC;通过响应面法（Response Surface Methodology,RSM）,建立轻骨/填料掺加与LWAC宏观性能（密度和强度）演变的数学模型,求解,确定轻骨/填料掺量。在此基础上,实现LWAC配合比设计;（2）采用计算机断层扫描技术,借助图像处理系统,评价LWAC的均质性。计算结果表明,LWAC中轻骨料的分散系数分别为0.9450和0.9377,证明UHPC基体和小粒径轻骨料组合制备均质结构的可行性;（3）对LWAC的宏观性能演变表征结果证明:LWAC1和LWAC2的表观密度分别为1800kg/m~3和1670kg/m~3,28d抗压强度分别为121.9MPa和124.4MPa,两组LWAC的28d抗氯离子渗透深度均为0mm,电通量均小于50C,说明基于均质性提升设计的LWAC具有超高的力学性能和优异的耐久性;（4）利用近场动力学模拟和断裂力学理论探明结构均质性提升（轻骨料的粒径降低）对混凝土的抗压强度的作用机制。近场动力学模拟结果表明,在LWAC中,裂纹萌生于轻骨料,但均质性提升降低轻骨料混凝土的应力集中程度,导致混凝土的破坏形式从脆性破坏转变为多裂纹的延性破坏,实现了超高强LWAC的制备。