混凝土是建筑用的大宗建筑材料,其中骨料的质量占混凝土质量的2/3以上;生产混凝土用的骨料消耗掉了大量的天然资源。煤矸石是煤矿开采过程中,伴随煤炭而产生的一种工业废弃物。在我国,煤矿的开采产生的煤矸石有几十亿吨,长期堆放即占用耕地又破坏环境资源。目前,科技工作者已经开展利用煤矸石生产混凝土方面的研究,并取得了一定的成果。但是大多的研究都集中于煤矸石混凝土生产、混凝土的工作性、强度和耐久性问题,缺乏对煤矸石混凝土变形方面的研究。混凝土的强度、弹性模量和泊松比是混凝土重要的性能参数,反应混凝土所受应力的大小、应力和应变、纵向与横向变形之间的关系,是对混凝土进行受力系状态、变形性能分析所必须的重要参数,也是混凝土的结构验算,裂缝扩展计算及大体积混凝土的温度应力计算的依据。本文利用朝阳华龙集团生产的煤矸石,进行分类、测试确定煤矸石的技术参数,通过与普通碎石进行性能分析比较,用来代替普通碎石骨料生产混凝土。依据混凝土配合比设计规程,选用普通碎石配制C20、C30、C40、C50四个强度等级的混凝土,混凝土的坍落度为180±20mm。然后分别按照20%、40%、60%、80%、100%取代率,用煤研石取代混凝土中的碎石,用外加剂来调整混凝土的工作性,用压力试验机和D3820数据采集器、电阻应变片,进行混凝土强度和应变测试。研究煤矸石取代率对混凝土的工作性、强度、比强度、弹性模量和泊松比的影响,建立煤矸石混凝土强度、表观密度、弹性模量计算的数学模型,为煤矸石混凝土的结构设计提供依据,为煤矸石混凝土在结构中推广应用奠定基础。实验结果表明:随着煤矸石取代率的增大,混凝土的流动性逐渐降低甚至变成干硬性混凝土,如果想保持设计的流动性要求,必须逐渐增大减水剂的掺量,当煤矸石全部取代碎石时,减水剂掺量最大增加了 3%。煤矸石取代率对C20等级的混凝土强度影响不大;C30等级的混凝土,当煤矸石掺量继续增大到60%时,强度出现明显降低趋势;降幅可达10%,因此煤矸石取代率控制在40%以内;C40、C50等级的混凝土煤矸石掺量达到40%时强度降低14%,因此煤矸石掺量应控制在20%内。由轴心抗压强度实验结果再次证明了煤矸石掺量对混凝土强度的影响。C20煤矸石混凝土,随着的取代率的增大,弹性模量在±1GPa范围内波动,C30煤矸石混凝土最大降低1.3GPa;100%用煤矸石制备的C50混凝土,弹性模量降低了 10%。煤矸石混凝土泊松比的实测结果符合高性能混凝土泊松比的范围值要求。经过辽宁省优秀人才计划项目的验证,用20%的煤矸石取代碎石制备7m3C40混凝土,混凝土的工作性可达到应用要求,与实体同条件浇筑、同条件养护的试件,28d实测强度达到48.3MPa。利用煤矸石混凝土弹性模量、表观密度和强度实验结果,建立的煤矸石混凝土弹性模量计算数学模型:Ec=429.1/(9.003+151.4/fc);利用煤矸石混凝土弹性模量和强度实验结果,建立了煤矸石混凝土弹性模量计算数学模型:Ec=6.036×10-3×ρ× fc0.2388。利用煤矸石混凝土弹性模量实测结果进行验证,拟合的公式计算弹性模量与实测结果的相对误差低于10%。与国家标准GB50010-2011中弹性模量公式计算结果、美国AASHTO and 13-ACI318M-05给出弹性模量计算公式的计算结果进行比较,拟合曲线的相对误差较小。