随着我国煤炭产量的迅猛增长，煤矸石的排放量也日益增多，煤矸石堆存不仅占用大量土地，对矿区周边环境造成严重的污染和破坏，而且容易引发地质灾害。利用煤矸石烧制陶粒作为骨料配制轻集料混凝土能有效的减少煤矸石堆存量，提高煤矸石综合利用率，还能大量减少土建工程对天然集料的消耗，对实现煤矸石大宗资源化利用和绿色建材发展都具有重要意义。随着高层建筑、新型住宅在全国各地大规模建造，骨料向轻质、高强的方向发展，煤矸石陶粒混凝土具有非常广阔的应用前景。
　　瘠性煤矸石约占煤矸石堆存总量的60％，此类煤矸石含硅量高、可塑性低，主要用于填筑铁路、公路路基及回填矿山采空区等低附加值利用，如何实现瘠性煤矸石的高附加值利用，是煤矸石大宗资源化利用的难点。
　　本文以瘠性煤矸石为主要原料，通过TG-DSC综合热分析、XRD衍射分析等手段对其理化特性及热力学性能进行分析研究，探讨瘠性煤矸石、页岩和粉煤灰作为陶粒原料的可行性;针对瘠性煤矸石可塑性低的特点，研究原料细度、矿物成分、粘结剂掺量及陈化时间和温度等对原料可塑性的影响，结合增塑机理，优化原料配比，使原料塑性指数、生料球耐跌落次数均达到陶粒制备要求。
　　依据陶粒焙烧机理，对煤矸石化学组分在陶粒烧胀过程中发生的物化反应及其作用进行分析，确定煤矸石、页岩和粉煤灰作为烧胀型陶粒原料的配比范围;应用TG-DTG-DSC综合热分析，结合不同升温速率，对瘠性煤矸石陶粒烧制过程热动力学进行研究，确定其动力学“三因子”-活化能E、频率因子A和机理函数，并对经过高温焙烧的瘠性煤矸石进行碱溶出试验，评测其高温焙烧阶段的活性，为煤矸石陶粒焙烧制度及其混凝土的配制提供依据。
　　通过试验优化原料配比，确定煤矸石、页岩和粉煤灰的最佳掺量，以陶粒的堆积密度、筒压强度和吸水率为指标，在保证陶粒品质的基础上，确定最大化利用瘠性煤矸石的原料配比;以预热温度、预热时间、焙烧温度和焙烧时间四个因素为基础进行焙烧方案优化，确定烧制陶粒的最佳焙烧工艺，使烧制的陶粒质量达到700级高强轻集料的要求，指导华龙科建股份有限公司建设了年产5万m3的煤矸石陶粒生产线。
　　利用该生产线生产的瘠性煤矸石陶粒替代普通砂石作为粗骨料，配制适用于承重构筑物、强度等级为LC30的轻集料混凝土。采用SEM、MIP、显微硬度计等测试方法，研究其界面过渡区的微观形貌、孔结构特征及显微硬度变化，获得瘠性煤矸石陶粒-水泥石界面过渡区特征，构建瘠性煤矸石陶粒混凝土界面结构模型，以便改善其宏观性能。
　　以瘠性煤矸石陶粒取代碎石作为粗骨料，生产线副产品煤矸石陶砂取代中砂作为细骨料，粉煤灰替代部分水泥，配制瘠性煤矸石陶粒混合骨料混凝土，研究陶粒、陶砂和粉煤灰掺量对瘠性煤矸石陶粒混合骨料混凝土力学性能和耐久性的影响规律，优化配比使其能够达到工程应用的要求，指导华龙科建股份有限公司建设了示范办公楼，为煤矸石陶粒混凝土在绿色建筑中的推广应用奠定基础。