堆石混凝土是一种新型的大体积混凝土施工技术，它由粒径较大的堆石块和具有高流动性的自密实混凝土组成。由于其造价低廉、施工效率高，目前已在国内多个工程中应用。线膨胀系数是材料重要的热学物理参数，目前国内外关于常规混凝土线膨胀系数的研究已有很多，但尚未见到关于堆石混凝土线膨胀系数的研究成果。本文从试验、数值模拟和理论分析三个方面研究了堆石混凝土线膨胀系数。在试验方面，进行了堆石混凝土、自密实混凝土及堆石的线膨胀系数试验，测量堆石以及不同龄期下堆石混凝土和自密实混凝土的线膨胀系数值。然后基于试验结果分析堆石混凝土线膨胀系数随龄期增长的变化趋势，并对比堆石混凝土与自密实混凝土的线膨胀系数以及大尺寸自密实混凝土试件与标准尺寸自密实混凝土试件的线膨胀系数。在数值模拟方面，建立三维堆石混凝土模型，模拟堆石混凝土线膨胀系数试验过程，分析不同龄期、不同堆石率条件下堆石混凝土的线膨胀系数，并与试验结果进行对比。在理论分析方面，将堆石混凝土看作由多个自密实混凝土部分和多个堆石部分组成的复合材料，推导由自密实混凝土和堆石的线膨胀系数和弹性模量推算堆石混凝土线膨胀系数的理论公式。基于理论公式分析不同龄期、不同堆石率下堆石混凝土的线膨胀系数值，并与数值模拟结果和试验结果进行对比。研究结果表明：（1）自密实混凝土的线膨胀系数尺寸效应不明显；（2）由于堆石的线膨胀系数小于自密实混凝土线膨胀系数，在堆石混凝土受热膨胀时对自密实混凝土起到抑制作用，所以堆石混凝土的线膨胀系数明显低于自密实混凝土；（3）由于自密实混凝土线膨胀系数随着龄期增大，堆石的线膨胀系数保持不变，堆石混凝土线膨胀系数随着龄期的增长而增大，但增长速度小于自密实混凝土线膨胀系数随龄期的增长速度，显示出了其良好的热学性能；（4）数值模拟结果和理论分析结果相互吻合，与试验结果也基本吻合，理论公式和数值模拟方法可以近似估计堆石混凝土线膨胀系数。