CuO对水泥熟料矿物形成及水化性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

（1）本次研究课题为：cuo对水泥熟料矿物形成及水化性能的影响

（2）国内外掺铜离子研究现状

马先伟等人探讨在水泥生产中掺铜元素在熟料燃烧和水化过程以及有效利用含有铜的废物起到的作用，结果表明cuo对熟料烧成的影响过程是由于低熔点的cu₂o和cu在其中溶解作用减少液相的形成温度和增加的数量^[1]。马素花等人研究了氧化铜对高胶凝性熟料矿物形成及固溶的影响，结果表明在生料中掺入适量cuo可降低液相的形成温度，促进熟料中游离cao的吸收，从而改善生料的易烧性，又能促进c₄a₃s矿物的形成，增加其在水泥熟料中的含量^[2]。k. kolovos等通过在水泥熟料中混合外来元素，发现1200℃下的cuo的效果最为显著，加入1%的cuo就可以降低60%的f-cao。他认为主要是与四元体系有关，即加速这四种化合物的反应性，而不是促进caco₃的分解^[3][4]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容与目标

本次实验研究目标在于，测试Cu的氧化物对于水泥熟料各矿相形成、水化和熟料性能的影响。主要研究内容可分为以下几点：

1．研究不同 的CuO掺量对水泥熟料矿物形成过程的影响；

2．研究CuO对水泥水化速率和产物形成过程的影响；

3．研究Cu元素在水化产物中的固溶情况及取代机理；

4．研究CuO对水泥水化性能的影响。

5．进行 Cu离子的浸出毒性研究。

（2）采用的技术方案及措施

1、样品制备

由国标分析纯Ca(OH)₂，SiO₂，Al₂O₃以及 Fe₂O₃，依照下表中的成分比来设计配料，然后掺入0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%质量分数的CuO。

熟料%	C3S（65%）	C2S（15%）	C3A（7%）	C4AF（13%）
Ca(OH)2	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	CaCO3	煅烧温度
质量（g）	269.636	67.005	16.11	12.825	204.075	364.269	1450oC

化学纯CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO的使用是为了尽可能消除其它杂质的影响。根据潜在的矿物成分C₃S = 75%，C₃A= 7% 和C₄AF = 18%制备了一个供参考的混合物，和有参考的混合制备了六改性混合物，分别掺入0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，3%（w/w）CuO。然后将原料混合物在200兆帕的压力下压成50mm*50mm*10mm的块状样品，并在一个105℃的烤箱中干燥2小时，并投入电炉（碳化硅棒）。加热速度为10℃/分钟。样品在1400℃保持40分钟，然后在空气中冷却，用离心球磨机粉磨后0.08毫米筛余量小于5%。

地面水泥熟料混合4.74w%·CaSO₄2H₂O（化学级）。以0.35的水固比制成糊状，浇入20mm*20mm*20mm模具中，边浇注边振荡以去除气泡。模制浆料在20±2℃和相对湿度保持在90%的条件下保存24小时，然后从模具中取出。脱模样品在20±2℃环境下固化3，7和28天。

2、样品测试

1)重金属对水泥熟料性能影响

f-Cao含量的滴定、XRD测试

2)重金属对水泥水化性能的影响

水化量热测试SEM—EDS、XRD测试分析、红外光谱分析（IR）、²⁹Si /²⁷AlMAS NMR、DSC/TG曲线（非蒸发水含量）水化程度、化学结合水法测水化程度^[17]、抗压强度测试

3)重金属浸出性试验方法

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需要的相关知识，清楚实验目的及意义，完成开题报告。

第4周：进行熟料的配比计算并称量混合样品，然后压片；

第5周：将片状样品进行烧成、破碎、粉磨，取少量进行f-cao、xrd等测试，剩余试样以一定水固比混合石膏成型，保存24小时，然后脱模固化，进行1天、3天抗压强度、扫描电镜等测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] xian-wei ma , hu-xing chen , pei-ming wang,effect of cuo on the formation of clinker minerals and the hydration properties,cement and concrete research ,40 (2010) 1681-1687.

[2]马素花，沈晓冬，龚学萍，钟白茜；氧化铜对高胶凝性熟料矿物形成及固溶的影响[j];东南大学学报，2005,35增刊(i):155-161.

[3]k. kolovos, s. tsivilis, g. kakali. sem examination of clinkers containing foreign elements[j]. cement concrete composites 27 (2005) 163–170.