1 前 言

冶炼镍铁合金产生的富硅镁镍渣，其元素组成上具有硅(≈50%)、镁(≈30%)含量高的特点，所以被称作富硅镁镍渣(以下简称“镍渣”)[1-2]。镍渣中富硅镁矿物结晶状态较好，且各个物相之间存在易磨性差异，难磨组分不能被充分细化使得镍渣中部分硅酸盐矿物难以发挥出潜在火山灰活性是制约其高值化利用的障碍[3-6]。通过机械粉磨，提高镍渣细度，能有效激发镍渣潜在的火山灰活性，而细度对水泥水化性能的影响尤为重要[7-9]。

李静[10]等人将镍渣、熟石灰和水泥按一定比例配合制备蒸压材料，蒸压温度超过100℃制得的试样抗压强度可达30MPa。Choi Y C[11]等人分析了快速水冷镍渣和慢速风冷镍渣用作细集料的碱-硅反应，并通过掺入高炉矿渣和粉煤灰降低碱-硅反应引起的体积膨胀。Lemonis N[12]等人将天然火山灰材料和镍渣复掺并部分取代硅酸盐水泥熟料，制得的三元复合硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的水化特性较相似。刘畅[13]等人将镍渣-矿渣复合微粉用作混凝土矿物掺和料，可显著提高混凝土的抗氯离子渗透能力和抗压强度。

然而，很少有研究者关注镍渣细度对水泥宏观性能和微观结构的影响，如果能探明镍渣细度对硅酸盐水泥水化特性的影响规律，揭示富硅镁矿物对水泥水化特性的影响，将会促进镍渣在水泥基材料中的应用。本文目的是探究不同细度的镍渣对硅酸盐水泥水化性能，水泥细度、颗粒密度、胶砂强度及孔结构的影响。

2 实 验

2.1 实验原料

实验所用原料有硅酸盐水泥熟料、镍渣、标准砂、石膏等。硅酸盐水泥熟料、石膏化学组成见表1。镍渣主要矿物组成见图1，主要矿物包括镁橄榄石、镁铁橄榄石、斜顽辉石、镁黄长石，并伴随有少量石英。镍渣化学组成见表1，XRD图谱显示的镍渣矿物组成结果和化学组成结果一致，即镍渣中富含SiO2、MgO。

表1 原料的化学组成/wt% Table 1 Chemical composition of the raw materials/wt%

%CaOSiO2NiOAl2O3MgOFe2O3SO3K2ONa2OLOINickelslag1 3650 970 0685 0229 977 760 1010 182 591 98Clinker63 9822 68-4 131 683 892 350 580 490 22Gypsum30 671 68-0 81 570 2743 790 120 0521 05

图1 镍渣X射线衍射图谱 Fig.1 X-ray diffractogram of nickel slag

2.2 实验方法

2.2.1 粉体制备 用PE 60×100mm型颚式破碎机破碎块状镍渣，再将破碎后镍渣装入ZBSX 92A型振击式标准振筛机，筛选出0.075～0.300mm镍渣微粉，再将其装入QM-3SP2行星粉磨机，行星粉磨机转速调至公转210r/min，自转420r/min，球料比为1∶1，球磨得到如下4种细度镍渣：220、320、420及520m2/kg，分别记为NS220，NS320，NS420，NS520，其粒度分布如图2所示，粒度分布分析见表2，中位径分别为52.62、28.17、16.57及11.52μm。4种细度的镍渣分别以表3所示的8种比例取代硅酸盐水泥熟料。

表2 熟料和镍渣的粒度分布

Table 2 Particle size distribution analysis of clinker and nickel slag

SystemMean/μmMedian/μmMode/μmDiameterforselectedpercentilesbyvolumeD90/μmD50/μmD10/μmClinker17 4810 648 1546 7510 641 998NS22060 4752 62111 00130 552 625 703NS32037 5428 1763 4184 5728 173 815NS42023 2416 5747 9455 3016 572 502NS52017 8111 5222 7344 9611 521 847

表3 镍渣、熟料、石膏混合比例设计

Table 3 Mix proportions of nickel slag, clinker and gypsum

SymbolMixtureproportions/%ClinkerGypsumNickelslagFourdifferentnickelslagfinenesses/m2·kg-11955029055385510480515575520670525765530860535220/320/420/520

图2 熟料和镍渣的粒度分布图 Fig.2 Particle size distribution of clinker and nickel slag

从图10可以看出，空白组的累积孔体积最低(0.05415cm3/g)，然后依次是掺入镍渣细度为520m2/kg试样(0.05809cm3/g)、420m2/kg试样(0.07170cm3/g)、320m2/kg试样(0.07231cm3/g)、220m2/kg试样(0.07488cm3/g)。不难发现，镍渣细度的提高，使得硬化水泥浆体孔隙率降低、结构趋于致密。

图6为镍渣的细度和掺量对水泥粉45μm、80μm筛余量的影响。对于普通硅酸盐水泥，国家标准(GB 175-2007)要求：45μm≤30%，80μm≤10%。从图6(a)可以看出：四种细度的水泥粉末最大筛余量分别为24.5、14.8、13.3及9.2%。从图6(b)可以看出：四种细度的水泥粉末最大筛余量分别为9.8、3.48、3.00及2.56%。各个试样的45μm、80μm筛余量符合国家标准要求，达到进行水泥胶砂强度试验的必要条件。

3 结果与讨论

3.1 镍渣细度和掺量对水泥颗粒密度的影响

表4为镍渣的细度和掺量对硬化水泥浆体的体积安定性影响。如前面所述，镍渣的MgO含量较高，若MgO以游离状态存在并进行如下化学反应，将会导致硬化水泥浆体体积安定性不良：f-MgO+H2O→Mg(OH)2，f-MgO水化后产生的体积膨胀约为2.48倍。NS220、NS320、NS420、NS520在其掺量为5%～35%时，硬化水泥浆体的压蒸膨胀率均小于0.5%，说明掺入镍渣的硬化水泥浆体压蒸膨胀率在GB/750-1922国家标准要求的范围之内(≤0.5%)。这是因为镍渣中不含有f-MgO或含量较低，MgO的存在形式取决于镍渣的碱度，镍渣的碱性系数M=m(CaO+MgO)/m(SiO2+Al2O3)=0.56<1.0，属于低碱度镍渣，该类镍渣中的MgO容易与其他氧化物化合成镁橄榄石、镁黄长石、斜顽辉石等硅酸盐矿物，这些矿物水化反应后形成矿物骨架，结构稳定而不发生膨胀。提高镍渣细度使得硬化水泥浆体的压蒸膨胀率相对变小，NS420在其掺量为25%时，压蒸膨胀率为-0.014%，较NS220试样压蒸膨胀率(-0.006%)低0.008%。这是因为镍渣细度越高，其表面吸附的水量越多，与硅酸盐水泥熟料发生水化反应的水量相对减少，部分水泥熟料不能充分反应，使制得的硬化水泥浆体中毛细管增多，故一般收缩值较大[16]。

基于“互联网+教育”背景下的少数民族基础数学教育与学生的生活实际相联系，提高了学生的学习兴趣；基于“互联网+教育”背景下的少数民族基础数学教育为教师的发展提供了一个良好的平台，提高了教师教学能力；基于“互联网+教育”背景下的少数民族基础数学教育融入了民族文化，使文化的传承与数学教育的提高同步进行。在“互联网+教育”的背景下，少数民族基础数学教育呈现出了新的曙光，与此同时，要避免出现照抄照搬、缺乏创新与互动不足等问题。利用好“互联网+教育”的平台，发挥其应有的优势，注意其易忽视的问题，少数民族基础数学教育必会向着更好的方向发展。

2）垂直防渗工程项目结束后，可利用不极化检测电极进行回填土后垂直防渗墙的完整性检测，其检测原理如图3所示。

图3 镍渣的细度和掺量对水泥颗粒密度的影响 Fig.3 Influence of nickel slag fineness and content on particle density of cement

3.2 镍渣细度和掺量对水泥水化热的影响

图4 镍渣的细度和掺量对水泥水化放热的影响 Fig.4 Influence of nickel slag fineness and content on hydration heat of cement

图5 镍渣的细度和掺量对水泥累积水化放热的影响 Fig.5 Influence of nickel slag fineness and content on cumulative hydration heat of cement

图7为镍渣的细度和掺量对胶砂抗压强度的影响。实验结果表明：随着镍渣掺量的增加，试样胶砂抗压强度降低，且镍渣掺量越大，抗压强度降低的幅度越大。当镍渣掺量为35%时，NS220、NS320、NS420、NS520试样的28天抗压强度分别为30.5、30.9、31.4及32.4MPa，较掺量为5%的(44.0、45.6、45.5及45.1MPa)分别下降了30.7、32.2、31.0及28.2%。这是因为镍渣替代部分硅酸盐水泥熟料后，镍渣颗粒之间、镍渣与浆体之间以及镍渣与砂子之间缺乏有效连接，拌合水吸附在镍渣和砂子表面会使局部水灰比增大，进而控制水泥水化的有效水灰比增大，溶液中的钙离子浓度降低，只能形成较少的C-S-H凝胶，减少了各组分之间的有效连接，镍渣掺量越多，这种效应越明显，从而试样抗压强度越低[14]。镍渣细度的提高有利于试样抗压强度的提升，NS520在其掺量为15%时，水泥砂浆28d抗压强度为42.8MPa，较NS220试样(39.1MPa)提高9.5%。这是由于镍渣细粉体主要填充在水泥浆体的空隙中，起到集料的填充作用，形成微集料效应，从而优化界面结构，提高密实度，使得抗压强度随着镍渣细度的提高而上升。

从图5可以看出，镍渣以四种掺量取代硅酸盐水泥熟料，浆体各时间段累积水化放热量降低明显，水化反应10h，较空白组分别降低6.6%、14.0%、26.7%；水化反应40h，较空白组分别降低5.1%、10.7%、23.3%；水化反应70h，较空白组分别降低4.9%、8.3%、19.9%，可以看出，镍渣的掺入主要影响试样水化加速期的放热量，但随着时间的延长，减缓作用越来越小。从图5还可以看出，随着镍渣细度的提高，累积水化放热量逐渐增加，水化70h时，四种细度对应的累积水化放热量分别为128.6、130.4、134.8及141.4J。

3.3 镍渣细度和掺量对水泥力学强度的影响

玉米螟：7月上、中旬，在玉米螟产卵期，采用人工释放赤眼蜂，释放22.5万头/hm2，将玉米螟消灭在孵化之前。在玉米媒卵孵化阶段，田间喷施Bt可湿性粉剂也有很好的控制虫害效果。在成虫发生期，采用黑光灯或性诱剂技术，能够诱杀大量成虫，减轻下代玉米危害。

有意思的是,《二月》语篇中的第十封信是钱正兴写给陶岚的，信中没有使用问句。此外,《二月》一般不直接描写女方陶岚的读后感，多写男方萧涧秋的读后感。

图6 镍渣的细度和掺量对水泥粉试样筛余量的影响 (a) 45μm； (b) 80μm Fig.6 Influence of nickel slag fineness and content on sample sieving residue (a) 45μm； (b) 80μm

图4和图5分别为镍渣的细度和掺量对水泥水化放热、水泥累积水化放热的影响。水化条件为水泥粉末6g，水灰比为0.5，水化温度为50℃。从图4可以看出：2～5h时间段是水化加速期，该时间段对应的放热量是由C2S、C3S、C3A、C4AF和其他活性矿物相水化形成的，在该时间段，当镍渣细度均为420m2/kg时，四种掺量对应的放热量峰值分别为0.02189、0.01893、0.01619及0.0108W/g，即随着镍渣掺量的增加，试样水化放热量逐渐降低，这是因为试样中硅酸盐水泥熟料含量逐渐减少，且镍渣潜在的火山灰活性明显低于硅酸盐水泥熟料。从该时间段对应的放热峰位置可以看出，试样的凝结时间各不相同，随着镍渣掺量的增加，凝结时间越来越长；随着镍渣细度的提高，凝结时间越来越短。5h以后，水泥浆体依次进入水化衰减期和水化稳定期，这是由于在水化加速期形成的水化产物包覆在C2S、C3S、C3A、C4AF等矿物表面，使得水化反应进入减速阶段，当C2S、C3S、C3A、C4AF矿物相的水化反应速率完全受扩散速率影响时，水化反应速率会变得更小而进入稳定阶段。随着镍渣细度的提高，试样的水化放热量逐渐增加，当镍渣掺量同为25%时，四种细度对应的放热峰值分别为0.01353、0.01367、0.01416及0.01473W/g，这是因为镍渣颗粒不断细化后，比表面积逐渐增大，其水化反应更充分，放热量不断增加。

图8为镍渣的细度和掺量对胶砂抗折强度的影响。由图8可知：(1)在早期强度方面，NS220、NS320在其掺量不大于10%时，试样抗折强度大于空白组，NS220、NS320在其掺量为10%时，3天抗折强度分别为6.3和6.4MPa，较空白组(6.0MPa)分别增长0.3和0.4MPa；NS420、NS520在其掺量不大于15%时，试样抗折强度大于空白组，NS420、NS520在其掺量为15%时，7天抗折强度分别为7.1和7.3MPa，较空白组(6.9MPa)分别增长0.2和0.4MPa。这是因为镍渣粉磨至一定细度时，大小合适的细颗粒填充在熟料与熟料、熟料与砂、砂子与砂子之间的狭窄缝隙中，起着物理填充和微集料作用，使得硬化水泥砂浆更加密实，从而提高试样的抗压强度[15]。(2)后期强度:镍渣掺量在5%左右时，试样抗折强度略高于空白组；掺量大于5%时，试样抗折强度随着镍渣掺量的增加而降低，且镍渣掺量越大，抗折强度降低的幅度越大。这是因为镍渣潜在的火山灰活性低，水化反应相对迟缓，且从第3.2节可以看出，掺入一定量的镍渣会减弱硅酸盐水泥的水化反应进程，且随着镍渣掺量的增加，减弱效果越明显。(3)镍渣细度的提高有利于试样抗折强度的提升，当镍渣掺量为15%时，NS520试样的抗折强度为6.6MPa，较NS220抗折强度(5.8MPa)提高13.8%。对于由镍渣细度产生的硬化水泥砂浆抗折强度的差异，一方面，是因为粉磨至合适细度的镍渣粉在硬化水泥砂浆中的微集料作用明显；另一方面，机械粉磨使得磨细的镍渣活性物质增加，这些活性物质会与硅酸盐水泥熟料中的钙质原料反应生成各种凝胶。

图7 镍渣的细度和掺量对胶砂抗压强度的影响(a) NS220； (b) NS320； (c) NS420； (d) NS520 Fig.7 Influence of nickel slag fineness and content on mortar compressive strength (a) NS220； (b) NS320； (c) NS420； (d) NS520

图8 镍渣细度和掺量对胶砂抗折强度的影响(a) NS220； (b) NS320； (c) NS420； (d) NS520 Fig.8 Influence of nickel slag fineness and content on mortar flexural strength (a) NS220； (b) NS320； (c) NS420； (d) NS520

3.4 镍渣细度和掺量对硬化水泥浆体的体积安定性的影响

图3为镍渣的细度和掺量对水泥颗粒密度的影响。可以看出：(1)试样的颗粒密度随着镍渣细度的增加而提高，当镍渣掺量为20%时，NS220试样的颗粒密度为2.890g/cm3，NS520试样的颗粒密度为3.071g/cm3，提高6.3%。这是因为镍渣表面圆润光滑，而内部疏松多孔，对其施加机械力，颗粒表面出现裂纹并破碎，内部孔逐渐裸露，继续粉磨，镍渣被细化的同时孔结构被破坏，使制得的镍渣颗粒孔隙率低、致密度高。(2)试样的颗粒密度随着镍渣掺量的增加而减小，在NS420试样中，当镍渣掺量为5%时，颗粒密度减小了2.3%，掺量为20%时，减小了2.9%，继续增加掺量，颗粒密度变化趋于平稳。这是因为硅酸盐水泥熟料的密度范围为3.10～3.15g/cm3，其颗粒密度大于镍渣，随着镍渣掺量的增大，水泥熟料含量相对减小，故试样的颗粒密度随镍渣掺量的增加而减小。

鲁迅在《（呐喊）自序》中写到：“想走异路，逃异地，去寻求别样的人们。”“我”的离乡寻梦，追求现代文明的一种“飞向远方、高空”的生活和理想追求，实际上是实现了某种精神上的蜕变，和闰土的坚守故土安于现状的一辈辈扎根大地“生于斯死于斯”的传统农民保守的生活和生命观念之间，犹如两条相交的线条，从过去到未来，向着巨大的时空方向无限地背离；而这种背离也并不因从小想要“一气”的亲密而有所改变，正是残酷的生活（或者说是命运）将人们推向了不同的人生轨道，“我”和闰土，“墙”里“墙”外，越走越远。

表4 镍渣的细度和掺量对硬化水泥浆体体积安定性的影响 Table 4 Influence of nickel slag fineness and content on volume stability of hardened cement paste

Nickelslag/wt%VolumestabilityofdifferentsystemsNS220NS320NS420NS5200-0 019-0 019-0 019-0 0195-0 0020 010-0 006-0 00510-0 0030 030-0 010-0 00615-0 0070 020-0 015-0 00420-0 0510 020-0 020-0 01025-0 0060 010-0 014-0 00230-0 0080 006-0 011-0 00935-0 0120 002-0 010-0 014

3.5 镍渣细度对水泥孔结构的影响

四种细度的镍渣以25wt.%取代硅酸盐水泥熟料制得的水泥硬化浆体氮气吸附脱附等温线、累积孔体积、BET比表面积分别如图9、10及11所示。与其他4组相比，NS220硬化水泥浆体的氮气吸附量最多，而氮气吸附能力越强表明孔隙率越大，致密化程度越低。根据氮气吸附脱附等温线的分类，五种试样的等温线属于Ⅳ型吸附脱附等温线。Ⅳ型等温线的形成，是由于先是中孔壁上的单层到多层的氮气吸附，随后氮气在中孔内的毛细管中凝聚逐渐趋于饱和。形成Ⅳ型等温线的孔径范围一般在2～50nm之间。

图9 掺入25%不同细度镍渣的硬化水泥浆体养护28天的氮气吸附脱附等温线 Fig.9 Adsorption-desorption isotherms for 28-day cured hardened cement paste incorporating 25wt.% nickel slag with different finenesses

图10 掺入25%不同细度镍渣的硬化水泥浆体养护28天的试样累积孔体积 Fig.10 Cumulative pore volume for 28-day cured hardened cement paste incorporating 25wt.% nickel slag with different finenesses

图11 掺入25%不同细度镍渣的硬化水泥浆体的BET比表面积 Fig.11 BET surface area for hardened cement paste incorporating 25wt.% nickel slag with different finenesses

2.2.2 测试方法 镍渣化学成分采用ADVAN’XP型X射线荧光光谱仪测定；矿物组成采用DX-2000X射线衍射分析仪分析；粉体粒度分布采用NKC-1型光透式粒度分析仪测定；颗粒密度按GB/T 208-94《水泥密度测试方法》测定；水化热采用TAM AIR型等温量热仪测定；细度采用SF-150型水泥细度负压筛析仪，按照GB/T 1345-2055《水泥细度检验方法筛析法》测定；胶砂强度按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定；体积安定性按GB/T 750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》测定；氮气吸附脱附曲线、累积孔体积和BET比表面积采用Beckman Coulter SA3100型氮吸附分析仪测定。

1.水混粉末的颗粒密度随着镍渣细度的增加而提高，但随着镍渣掺量的增加而减小。

4 结 论

如图11所示，随着养护时间的延长，各个试样BET比表面积不断变大，如空白组从3天的4.45m2/g增长至28天的5.423m2/g，NS520试样从3天的5.012m2/g增长至28天的5.908m2/g，这与硬化水泥浆体中C-S-H凝胶的形成有关。镍渣细度的提高使得硬化水泥浆体的BET比表面积减小，硬化水泥浆体养护28天时，NS520试样BET比表面积为5.908m2/g，较NS220试样(8.556m2/g)降低了30.9%，这是因为细度较高的镍渣能有效填充于硬化水泥浆体的微小孔隙中。同时，随着镍渣细度的提高，其比表面积增大，水化反应更充分；此外，镍渣中粉磨至微米级的SiO2活性较高，其与水泥浆体中水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应，生成的C-S-H凝胶错落有致地填充在水泥浆体的各个孔洞中，从而改善水泥浆体的微观结构。硬化水泥浆体养护至后期时，NS220、NS420试样的BET比表面积大小出现波动，一方面，与水泥水化产物的不连续性和无规则性有关，另一方面，未发生水化反应的镍渣颗粒不均匀地分散在硬化水泥浆体中，使得水泥水化产物的尺寸和形貌具有多样性。Bordor et al.[17]指出，BET比表面积大小可能随着硬化水泥浆体水化程度的加深而出现波动，这与颈部狭窄类似墨水瓶形状的孔洞形成有关，因为随着水泥水化反应的进行，在瓶颈处有越来越多的水化产物沉积，导致瓶颈越来越狭窄甚至堵塞。

2.镍渣取代部分硅酸盐水泥熟料后，随着镍渣掺量的增加，水泥浆体凝结时间不断延长，且水化反应放热量逐渐减少。但镍渣细度的提高，能改善浆体的凝结时间，同时提高浆体的水化放热量。

人生而一无所有，却从未无声无息过，始终在现实的生活中自由驰骋，表达出对自由与幸福生活的向往，追寻生命价值的实现。体育培育人追求美好生活的向善行为，有一种特殊的吸引力，能够将人与人凝聚起来，共同参与到回归生命的行为当中。体育会严惩那些道德失范的人，那些为了自己的私人利益而违背正义共识的人，制度将人“恶”的行为披露出来，并展现在参赛者、观众面前。各人平等的权利不能被剥夺，体育始终规范着人的言行，关照着现实的个人，涵养现实的个人，锻造持久的美好德行。善的发生有助于空间中个体的联结，善的人有坚定的信仰，便有了灵魂的依靠，在磨砺心智的过程中，回归最真实的自己以理解人的最初意义。

3.镍渣掺量的增加使得硬化水泥砂浆的抗压强度、抗折强度降低，且掺量越大，降低幅度越大。但是，镍渣细度的增加能促进抗压强度、抗折强度的提高，且镍渣细度越大，其物理填充和微集料效应越明显。

4.镍渣的碱度较低，使得镍渣中的MgO不以游离状态存在，而是与其他氧化物化合成镁橄榄石、镁黄长石、斜顽辉石等硅酸盐矿物，这些矿物水化反应后形成矿物骨架，结构稳定而不发生膨胀，使得硬化水泥浆体的压蒸膨胀率均小于0.5%。

5.镍渣细度的提高有利于硬化水泥浆体的结构致密化，当镍渣掺量为25%时，掺入镍渣细度为520m2/kg试样的累积孔体积(0.05809cm3/g)和比表面积(5.908cm2/g)较细度为220m2/kg试样(依次为0.07488cm3/g、8.556m2/g)分别降低了22.4%、30.9%。

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