水泥生产过程中使用原料、燃料、耐火砖等使得水泥熟料中不可避免地含有重金属离子,同时水泥基材料在固化垃圾焚烧灰和电子垃圾等固体废弃物的过程中也会导致水泥基材料中重金属离子的含量增加,这些进入水泥基材料中的重金属和环境有害组分能够向外溶出而形成二次污染已成为大家十分关注的问题。针对这一问题,世界各地的科研工作者开展了大量的研究,主要集中在以下三方面:有害组分的溶出量及环境影响评估;有害组分溶出的影响因素;有害组分溶出的抑制方法。而有害组分在水泥石中的存在形式、分布状态以及在环境作用下发生的迁移转化和生物毒性都决定于其本身性质和化学形态,但现有的研究却很少涉及有害组分的化学形态。重金属的化学形态不仅与其毒性大小密切相关,同时决定着其在水泥硬化体中的迁移转化能力。因此,本研究合成不同掺量Cr、Cd、Pb的四种水泥单矿,并对四种矿物中Cr、Cd、Pb存在的化学形态及固化进行研究。通过BCR连续浸提法进一步研究了四种矿物硬化体中Cr、Cd、Pb的化学形态及其随龄期的变化。分别采用溶胶-凝胶法和直接烧成法制备水泥熟料矿物C₃S和C₂S,对比后本研究的都采用直接烧成法来制备水泥熟料矿物。掺入Cr、Cd及Pb对熟料矿物的物相影响不大,可用作后续实验原材料。对各单矿中Cr、Cd、Pb的固化量进行测定,试验结果表明:（1）Cr在C₃S、C₂S、C₃A及C₄AF中固化效果都比较好,基本上随掺量呈直线上长,其固化效果依次为:C₄AF>C₂S>C₃A>C₃S。（2）Cd在C₂S、C₃A、C₄AF中固化能力都比较差,在C₂S、C₄AF中存在着固化极限,分别为0.5 g·kg^-1和1.8 g·kg^-1。（3）Pb在C₂S和C₄AF单矿中固化效果一般,都存在固化极限分别为3.0 g·kg^-1和2.6 g·kg^-1。对四种矿物中Cr、Cd、Pb中的化学形态进行了测定,结果表明:（1）重金属Cr在C₃S和C₂S及C₃A中存在两种状态,一种硅酸铬nCr₂O₃·SiO₂ （nCr₂O₃·Al₂O₃）的状态存在,另一种是以CaCrO₄的形态存在;重金属Cr在C₄AF中只存在一种状态,即以六价铬CaCrO₄形态存在。（2）重金属Cd在单矿中只存在一种状态,都是以二价Cd取代Ca的位置,在C₃S和C₂S中,以硅酸镉nCdO·SiO₂的状态存在;在C₃A中,以铝酸镉nCdO·Al₂O₃的状态存在;在C₄AF中,以铁铝酸镉nCdO·Al₂O₃·Fe₂O₃的状态存在。（3）重金属Pb只存在一种状态,即以二价的Pb取代Ca的位置,在C₂S中,硅酸铅nPbO?SiO2的状态存在;在C₄AF中,以铁铝酸铅nPbO·Al₂O₃·Fe₂O₃的状态存在。最后,本文对各矿物硬化浆体进BCR连续浸提实验,以期探明Cr、Cd、Pb在四种矿物硬化体中形态及随龄期的变化。结果表明:Cr在C₃S、C₂S、C₃A硬化体中主要以不易迁移的残渣态和可氧化态存在,且在14天龄期后达到稳定,而酸可交换态Cr量较大且随龄期延长而增大,因此Cr在C₃S、C₂S、C₃A硬化体中的固化效果不好,而Cr在C₄AF硬化体中的固化效果很好;Cd在C₂S、C₃A、C₄AF硬化体中的固化效果也很好,Pb在C₂S和C₄AF硬化体中的固化效果比较好。