本课题通过调研的方式分析在北京市生产非粘土页岩陶粒的技术、资源、能耗、经济可行性;通过大量试验,研究对比各种陶粒性能,提出了适合北京市发展的非粘土页岩陶粒;研究陶粒性能对混凝土拌和物流动性、稳定性及硬化混凝土的力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响;借助SEM测试方法观察陶粒微观结构和陶粒混凝土界面区特征,分析轻集料与水泥石相互作用机理;分析优选非粘土陶粒是否可以代替粘土和页岩陶粒。研究结果表明:粉煤灰陶粒和淤泥陶粒成本相当、煤矸石陶粒成本最高,煤矸石陶粒的能耗最高、粉煤灰陶粒其次、淤泥陶粒的综合能耗最小;通过陶粒性能对比,粉煤灰陶粒的堆积密度变异系数只有0.05左右,均质性最好,质量最稳定,粒型系数最小,吸水率(包括常压吸水、劈开前后吸水率、连通率、压力吸水率)和筒压强度性能介于煤矸石陶粒和淤泥陶粒之间;经综合评价,确定以粉煤灰陶粒作为非粘土陶粒的代表进行混凝土试验。对于混凝土拌合物性能,圆球型粉煤灰陶粒混凝土比普通型粉煤灰陶粒混凝土流动度好,但混凝土密度分层度和质量分层度较大;粉煤灰陶粒的预吸水率越高,新拌混凝土的坍落度和扩展度越大,经时损失越小,且使混凝土分层度减小,粉煤灰陶粒的最佳预湿处理时间为24h左右。粉煤灰陶粒混凝土的最佳砂率为40%。在粉煤灰陶粒混凝土力学性能方面,粉煤灰陶粒粒径增大,混凝土的抗压强度下降;随着粉煤灰陶粒预湿时间的延长,混凝土早期抗压强度有所降低,后期强度均有所增加。在粉煤灰陶粒混凝土体积稳定性及耐久性方面,粉煤灰陶粒混凝土收缩28d以后仍有较大收缩,吸水率大的陶粒,混凝土收缩较小;轻集料混凝土的抗冻次数为250次以上。在微观结构方面,粉煤灰陶粒的表面相对致密,平均孔径较小;而粉煤灰陶粒内部结构与其表层有较大不同,内部的孔比其表层多,平均孔径也比表层的大;粘土陶粒混凝土界面区和粉煤灰陶粒混凝土界面区都有着相似的微观结构,形成了“嵌套”似的整体结构,提高了混凝土界面区强度。