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摘 要

通过查阅大量文献资料，对白云石和石灰石在水泥及其混泥土中的研究和应用状况做了比较详细的叙述。石灰石微粉在水泥基材料中的作用机理分为填料效应、成核效应和稀释效应和化学效应，通过四种效应其促进了水泥水化反应，提高了水泥浆体的流变性能，增强了水泥及其混泥土的强度和耐久性。白云石微粉在碱性环境中，会发生碱碳酸盐反应（ACR），其中重要反应是去白云石化反应。白云石微粉在水泥浆体中反应时会形成水滑石，导致孔隙率降低、孔径分布改善，提高水泥浆体强度，去白云石化反应会导致水泥混泥土膨胀开裂。本课题主要探索不同粒径白云石在水泥中的反应行为，以石灰石为参照，预测不同粒径的白云石在水泥中的产物演变、微观形貌，膨胀率以及强度的变化。

关键词：白云石 石灰石 去白云石化反应

The reaction behavior of dolomite with different particle size in cement

Abstract

The research and application of dolomite and limestone in cement and concrete are described in detail by referring to a large number of literatures. The action mechanism of limestone micropowder in cement-based materials can be divided into filler effect, nucleation effect, dilution effect and chemical effect. Through four kinds of effects, it promotes cement hydration reaction, improves the rheological property of cement paste, and enhances the strength and durability of cement and its concrete. In the alkaline environment, the alkali carbonate reaction (ACR) occurs in dolomite micropowder, and the most important reaction is dedolomitization. When dolomite micropowder reacts in the cement paste, it will form hydrotalcite, which will reduce the porosity, improve the pore size distribution, improve the strength of the cement paste, and the dedolomitization reaction will lead to the expansion and cracking of the cement concrete. This project mainly explores the reaction behavior of dolomite with different particle size in cement. Taking limestone as a reference, the product evolution, micro morphology, expansion rate and strength change of dolomite with different particle size in cement are predicted based.

Key words: Dolomite; Limestone; Dedolomitization reaction

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1石灰石，白云石简介 1

1.2石灰石在水泥中的相关研究 2

1.2.1石灰石微粉对硅酸三钙水化反应的影响 2

1.2.2石灰石微粉对铝酸三钙水化反应的影响 3

1.2.3石灰石微粉对水泥水化反应的影响 3

1.2.4石灰石微粉对水泥流变性能及强度的影响 4

1.2.5石灰石微粉对水泥混泥土力学性能和耐久性能的影响 4

1.3白云石在水泥中的相关研究 4

1.3.1碱碳酸盐反应（ACR）简介 5

1.3.2碱碳酸盐反应（ACR）的反应机理 6

1.3.3白云石在水泥或混泥土中的研究、应用现状 9

第二章 实验研究内容 12

第三章 实验原料及方法 13

3.1原材料 13

3.1.1水泥 13

3.1.2岩石 13

3.2实验方法 14

3.3表征方法 14

第四章 结果预测分析 15

4.1不同粒径的白云石在水泥中的产物演变 15

4.2不同粒径的白云石在水泥中的微观形貌 15

4.3不同粒径的白云石在水泥中的变形 15

4.4不同粒径的白云石在水泥中的力学性能 15

参考文献 16

致谢 19

第一章 引言

碳酸盐岩作为沉积岩中的重要岩类在我国储量丰富、分布广泛，大量用于水泥和混凝土领域。在水泥领域，以方解石为主要成分的石灰岩不仅是制备水泥生料的主要原料，还作为辅助胶凝材料改善水泥性能；在混凝土领域，长期用作粗集料，近年来随天然砂资源枯竭，以灰岩为母岩制备机制砂（细集料）得到迅猛发展，破碎过程中产生的石粉也被作为新型掺合料用于混凝土生产[1-3]。

白云石是方解石最主要的伴生矿物，含白云石的碳酸岩几乎占整个碳酸岩的“半壁江山”[4,5,9]。这些岩石可用作混凝土粗集料，近年来研究主要集中在白云石微粉水泥早期水化、水化产物、强度发展及抗硫酸盐侵蚀等方面[5-7]。与方解石在混凝土孔溶液中呈低活性不同，白云石具有较高活性，可发生去白云石化反应即碱白云石反应（ADR）。据有关文献指出白云石集料发生的碱碳酸盐反应（ACR）生成方解石和水镁石都是产生膨胀的原因[8]。徐江涛[9]等人发现与通常白云石集料发生碱碳酸盐反应的去白云石化反应机制不同，白云石微粉在水泥浆体中反应，并没有形成水镁石，而是与浆体中铝质组分反应生成碳铝酸盐和水滑石。这种反应不仅未对浆体强度产生不利影响，反而具有促进效应。本课题主要探究不同粒径的白云石（从集料到微粉）在水泥中的水化产物的演变、确定水化产物水镁石消失，水滑石生成的粒径范围，观察粒径对力学性能以及膨胀率的影响。

1.1石灰石，白云石简介

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