1. 研究目的与意义（文献综述）

控制温室气体的排放是当今世界面临的最重要的环境问题之一。自从1850年的工业革命开始，大气的平均co2浓度已经从280ppm增加到了370ppm，这就造成了在这段时间里全球的平均气温至少增加了0.6℃。国际气候变化委员会（ipcc)预测到在2100年底的时候，大气中的co2浓度将会增加到570ppm，这就会造成全球的平均气温增加大约1.9℃。如果不加以控制，这样的温度上升就会导致海平面的大幅上升，甚至会造成物种的灭绝。
水泥是建筑工程中最基本、最广泛使用的建筑材料，由于城市化进程的加快，水泥的产量也不断增加，水泥工业不论是在中国还是世界范围内都是co2排放量最大的产业之一。在2006年，水泥工业大约排放了1.8gt的co2，大约为全球人为co2排放量的7%。随着我国经济的飞速发展，我国2012年的水泥产量达到了21亿8000万吨，占全球水泥产量的58%。就像中国水泥产量的快速增长一样，由中国水泥产业引起的co2排放也有了明显的增长，所使用的能源也从1990年的4110万吨标准煤迅速增加到2010年的1亿6500万吨标准煤。2009年中国水泥工业的co2排放量为9亿1900万吨，占全国co2排放量的13%。

在过去的十年中，出现了一些胶凝材料体系，不仅他们的烧成温度比较低（相比于硅酸盐水泥），并且在硬化的过程中可以储存大量的co2。然而，碳化硬化胶凝体系并不是一个全新的概念。相反，这个概念来自于建筑行业古老的胶凝技术，主要是纯石灰的碳化。石灰转化为碳酸钙的强度增长主要取决于碳酸钙的形态。较慢的碳化速率会形成结晶较好的碳酸钙，这对这种胶凝体系的力学性能有很好的影响。

最近的碳化胶凝体系是一种被称为硅酸钙水泥（csc，也被称为solidia水泥）的市售水泥。这种胶凝材料由低钙硅酸盐组成，如硅灰石（β-cs)、假硅灰石(α-cs)和硅钙石(c3s2)，这些低钙硅酸盐的烧成温度较低低，并且煅烧所需要的石灰岩的量较少。这些低钙硅酸盐的水化活性很低，但是在有水存在的情况下可以与co2发生碳化反应，生成碳酸钙和硅胶。由于生产能耗低，并且有良好的co2封存能力，据sahu等人报道，相较于普通硅酸盐水泥，csc水泥的co2排放可以降低70%左右。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.基本内容
烧成足量cs，γ-c2s及c3s2用于碳化反应试验研究。
2.2.研究目标
基本掌握硅酸钙矿物与二氧化碳的相互作用机理，了解与二氧化碳具有高反应活性的硅酸钙矿物结构与制备方法，制备出高性能碳化硬化硅酸盐胶凝材料，并检测其性能。
2.3.技术方案及设施
2.3.1 试验原料
本次实验药品均为化学分析纯试剂（国药集团化学试剂有限公司），样品制备所需试剂为氢氧化钙(ca(oh)2)和二氧化硅(sio2)。游离氧化钙测试所用方法为甘油乙醇法，所用试剂分别为：甘油(丙三醇，c3h8o3)，苯甲酸(c7h6o2)、氢氧化钾(koh)、硝酸锶(sr(no3)2)和无水乙醇(c2h5oh)。
2.3.2 试验器材
球磨机、聚氨酯球磨罐、压力机、压片模具、玛瑙研钵、箱式电阻炉、石墨坩埚、分析天平、电子天平、烘箱、振动磨、混凝土碳化试验箱，以及容量瓶、烧杯、玻璃棒、培养皿和搪瓷盘等。
2.3.3 试验方法
1、xrd
样品进行xrd分析用以表征重金属离子对熟料矿相形成的影响。型号为d8 advance（德国bruker公司），采用cu靶（λ=1.54?），采用慢扫模式（在基准扫描时间上增加15分钟），用以样品的定性分析，扫描角度为5-75°，扫描速率2°/min。

2、sem-eds
利用sem-eds观察样品形貌。扫描电镜型号为fei：quantafec 450。

3、tg-dsc
热重分析是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。
4、mts
系统采用电液伺服闭环控制方式，通过载荷、位移、应变三个相互独立并可转换的控制模式分别对试样施加预定的载荷。在加载过程中传感器将力学量转换为电信号，与控制指令信号比较调节伺服阀，使指令信号等于反馈信号，以此精确控制试样形变及加载速率。

3. 研究计划与安排

（1）第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。

明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。

确定技术方案，并完成开题报告;
（2）第4-9周，完成硅酸钙矿物合成实验，研究硅酸钙与二氧化碳的反应机理；
（3）第10-12周，制备出高性能碳化硬化硅酸盐胶凝材料，并检测其性能，完成掺杂改性和机械活化硅酸钙，掌握与二氧化碳具有高反应活性的硅酸钙结构调控方法；
（4）第13-14周：整理分析实验数据，撰写完成学位论文；
（5）第15周：论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

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