中国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家，在一次能源消耗中，煤炭占70%以上，所占比重高出世界平均水平的一倍以上，并且在今后相当长的一段时期内，中国的能源结构仍是以煤炭为主。煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10%左右，目前已累计堆存45亿吨，占地约1?2万公顷，是目前我国排放量最大的工矿业固体废弃物之一。人类在享受着煤炭作为能源所带来工业革新的同时，也遭受着煤矸石自燃、堆放等所带来的空气污染、水体污染以及土壤污染等问题。
煤矸石山自燃、塌方、泥石流事故的频发，让我决定从事煤矸石综合利用的研究。在中国铁道科学研究院工作期间，发现赋予混凝土高工作性能、高耐久性能的矿物掺和料（以粉煤灰和矿渣为代表）随着高速铁路的规模建设日益短缺，严重影响了工程建设和工程概算；并且发现如在铁路桥梁的桥面混凝土与防撞墙上应用煤矸石轻集料混凝土，不仅能够减轻桥梁的恒重荷载，而且可以降低轻集料混凝土的成本。在京沪高速铁路总工程师赵国堂先生的鼓励下，萌生了写作本书的念头，其目的是想起到“抛砖引玉”之效，促进更多的人关注和研究煤矸石的综合利用。
针对煤矸石的矿物组成及其物化特性，本着“物尽其用、就地取材”的原则，本书以煤矸石建材资源化为主线，从基于煤矸石物化性能的综合利用原则、煤矸石活化机理、煤矸石水泥活性混合材、煤矸石矿物聚合材料、煤矸石混凝土矿物掺和料、煤矸石固土材料、煤矸石建材制品（煤矸石砖及煤矸石轻集料）七个方面阐述煤矸石综合利用的理论问题和应用技术问题，力求全方位、立体化应用煤矸石。在基础研究方面，从硅、铝结构配位出发，选择先进的微观测试手段，试图建立煤矸石的微观性能与其宏观结构性能之间的关系，揭示煤矸石胶凝活性的本源；在应用技术研究方面，注重煤矸石建筑材料体系的耐久性能和长期性能，包括煤矸石胶凝材料耐蚀性能，煤矸石混凝土的碳化性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能、钢筋锈蚀性能以及收缩性能等，煤矸石固土材料的抗耐湿循环性、抗侵蚀性以及抗冻性等，其目的是消除工程界对煤矸石建筑材料耐久性的疑虑，促进煤矸石的规模化利用。本书从基础理论入手，突出煤矸石的应用技术，力求理论研究和应用研究相结合、试验研究和工程应用相结合、应用问题与解决途径相结合，可为从事建材、煤炭、化工、电力的科研技术人员以及大专院校相关专业师生参考。
本书共7章，由我负责大纲、内容组织的撰写以及修改定稿，常州工程职业技术学院肖雪军讲师参与了第6章的撰写，清华大学博士生张吉秀参与了第7章的撰写。
该书的大部分研究工作是在清华大学完成，感谢叶大年院士、孙恒虎教授长期以来给予我极大的鼓励、爱护与支持，特别感谢叶院士带病审阅本书并作序；中国铁道科学研究院谢永江研究员、京沪高速铁路赵国堂研究员对本书的写作风格、写作提纲提出了建设性的意见，并对书稿进行审阅，是他们的鼓励让我有信心撰写本书；东南大学孙伟院士给予我的关心与指导使本书得以顺利完成，感谢孙院士为本书作序。陈红霞博士后、李宇博士后、易忠来博士、铁旭初、谭盐宾、冯仲伟、朱长华和饶泽青等在我写作过程中提供了大量的资料与帮助，在此一并致谢。最后，感谢我的爱妻王聪慧，她的理解和支持，使我能全身心投入到我的工作中。
本书的出版得到了中国铁道科学研究院铁道建筑研究所领导的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢！
本书参考了一些文献资料，在此谨向这些文献作者们以及致力于煤矸石综合利用的研究者们表示衷心感谢！碍于煤矸石工程应用较少、涉及专业多、知识面广，再加上作者学识水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请指正！
李化建
2009年5月于北京
