我国作为发展中国家,主要能源以煤炭为主。煤炭占能源消耗的75%左右。煤矸石作为煤的伴生岩石,同时是固体废弃物,在煤炭开采和洗煤加工的过程中被分离出来。据统计数字显示,目前我国煤矸石的排放量约占到煤炭开采总量的15%左右,伴随着优质煤炭资源的枯竭,开采比例可能还会增加。大量的煤矸石废弃堆放,一方面占用了大量的耕地、林地、居民用地和工矿用地,破坏了地貌景观,同时会自燃产生CO和SO2等有毒气体,污染大气、农田和水体,甚至会危及到人身安全。本文制作了 3种粉煤灰掺量比为0%、10%、20%和4种煤矸石掺量比为0%、15%、30%、45%的12组试块,通过煤矸石型自密实混凝土试块的抗压强度试验,来研究不同粉煤灰掺入比、不同煤矸石取代率对煤矸石型自密实混凝土流动度、塌落度、抗压强度及弹性模量等影响及变化规律。并在最佳配合比下制作12根煤矸石型自密实混凝土试验梁,研究两者变量对试验梁的裂缝发展、开裂荷载、极限承载力、跨中挠度等,及进行ANSYS软件模拟分析,并与试验值进行对比分析对比,其研究结果如下:(1)煤矸石型自密实混凝土会随着煤矸石掺量的增加,流动性和塌落流动度会降低,其中最小的为煤矸石掺量为45%时,而粉煤灰的掺入会增加流动性和塌落流动度,且粉煤灰掺入20%效果最为明显;一定比例掺量的煤矸石和粉煤灰可提高煤矸石自密实混凝土强度,当煤矸石掺量为30%,粉煤灰掺量为20%时能达到最大强度值,与普通混凝土组相比提高9.3%,考虑其安全因素和经济因素,认为C3组为最佳配合比,配合比为:砂:碎石:煤矸石:水泥:粉煤灰:水:减水剂=839.45:618.1:264.9:416:104:149.603:13,此时随着煤矸石掺量的继续增加,其抗压强度将会降低。(2)在粉煤灰掺量在0%、10%、20%范围内变化过程中,当煤矸石掺量为30%时,达到最大的开裂荷载,即出现第一条垂直裂缝和斜裂缝时荷载最大;粉煤灰的掺入可提高开裂荷载,与普通组对比平均提高11.1%,从试验梁破坏形态图中可知,最宽裂缝均出现在两个施加荷载之间;除了粉煤灰掺量为10%外,当煤矸石掺量为30%时,跨中挠度达到最小值,刚度最大,当掺量为45%时,跨中挠度达到最大值,刚度最小;当粉煤灰掺量为10%时,普通自密实混凝土梁的跨中挠度值为最小,刚度最大,而煤矸石型自密实混凝土梁均小于普通混凝土梁。(3)通过试验梁的试验所得值与普通混凝土梁的理论计算值继续对比分析,并通过MATLAB等软件,拟合出煤矸石型自密实混凝土梁抗弯性能的带修正系数K的参考计算公式:Mu＝K·α1fc/1.4bx(h0-2/x)1,K=0.0017x12+0.0148x1+1.0122(4)通过利用ANSYS有限元软件对煤矸石型自密实混凝土梁和普通混凝土梁的开裂荷载、极限承载力及跨中挠度的应力图形进行模拟分析,并与试验值进行对比分析,开裂荷载和极限承载力随着煤矸石的掺量增加,其荷载值先增加后降低,且跨中挠度的应力图形与普通混凝土梁的应力图形较为吻合,最终,将梁的屈服荷载和极限荷载的试验值和软件模拟值的函数关系拟出,其参考方程为:FY=0.0091x3-0.0907x2-1.728x+111.3808 R2=0.8374,Fu=0.0591x3-1.1489x2+4.4011x+111.5545 R2=0.7583