1前言
水泥是加水能攪拌和成塑性漿體，可膠結砂石等材料，并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料，是基建工程的主要原材料之一，具有原材料廣泛、防火、適應性強和應用方便等優點[1]，廣泛應用于工農業、國防、交通、城市建設等工程，在代鋼代木等方面具有技術經濟上的優越性，對保證國家建設和提高人民生活水平具有重要意義。水泥種類繁多，根據國家標準的命名原則，按其主要水硬性礦物名稱可分為硅酸鹽系、鋁酸鹽系、硫鋁酸鹽系等系列品種，也可按其用途和性能分為通用水泥、專用水泥以及特性水泥三大類，不同的水泥具有其特有的用途。本文主要對硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥的組成、性能特點、水化機理和應用進行了較為詳細的對比研究，對二者在工程的選用具有一定得指導意義。
2硅酸鹽水泥與鋁酸鹽水泥對比研究
在目前已投入應用的百余種水泥中，應用最廣泛的是硅酸鹽系水泥和鋁酸鹽系水泥，其中又以硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥的應用最為普遍。由于組成成分和水化機理的不同，這兩種水泥具有截然不同的特性，其應用范圍也大不相同。
2.1硅酸鹽水泥
在水泥諸品種中，硅酸鹽水泥是應用最廣和研究最多的。按國家標準《GB175-2008》規定：凡由硅酸鹽水泥熟料、0-5%的石灰石或粒化礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料為硅酸鹽水泥。其礦物組成主要是：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)和鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)。其中硅酸三鈣和硅酸二鈣是主要的，占70%以上[2]。上述幾種礦物主要是依靠原料中提供的CaO(62-68%)、SiO2(20-24%)、Al2O3(4-7%)和Fe2O3(2.5-6.5%)等在高溫下互相作用而形成的。
硅酸鹽水泥分為二類：不摻加混合材料的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號為P·Ⅰ;在熟料粉磨時摻入不超過水泥質量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號為P·Ⅱ，其主要技術要求如表1所示[3]。
當水泥加水拌和后，在水泥顆粒表面立即發生水化反應，水化產物溶于水中，接著，水泥顆粒又重新暴露出新的表面，繼續與水反應，如此不斷，使水泥顆粒周圍的溶液很快成為水化產物的飽和溶液，見圖1(a)。在溶液達到飽和后，水泥繼續水化生成的產物就不能再溶解，就有許多細小分散狀態的顆粒析出，形成凝膠體，見圖1(b)。隨著水化的繼續進行，新生膠粒不斷增加，凝膠體逐漸變濃，水泥漿逐漸凝結，凝膠體中的氫氧化鈣將逐漸轉變為結晶，見圖1(c)。結晶貫穿于凝膠體中，形成具有一定強度的水泥石，見圖1(d)。隨著硬化時間的延續，水泥顆粒內部未能水化部分將繼續水化，使晶體逐漸增多，凝膠體逐漸密實，水泥石就具有越來越高的膠結力和強度。另外，當水泥在空氣中凝結硬化時，其表面水化形成的氫氧化鈣會與空氣中的二氧化碳作用，生成碳酸鈣薄層。
通過上述過程可以看出，硅酸鹽水泥的水化反應是從顆粒表面逐漸深入到內層的，開始進行較快，隨后由于水泥顆粒表層生成了凝膠膜，其水分的滲入也就越來越困難，水化作用也就越來越慢。一般水泥在開始的3-7天內，水化、水解速度快，強度增長亦較快，大致在28天內可以完成這個過程的基本部分，以后則顯著減慢，強度增長亦極為緩慢。實踐證實若完成水泥的水化和水解全過程，需要幾年、幾十年的時間[4]。
在常用的水泥品種中，硅酸鹽水泥標號較高，常用于重要結構中的高強度混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土工程;抗凍性好，適用于冬季施工及嚴寒地區遭受反復凍融的工程;干縮性好，耐磨性好，不易產生裂縫，可用于干燥環境下的地面及路面工程。
但同時硅酸鹽水泥也存在一定的不足：(1)硬化后含有較多的氫氧化鈣，抗軟水侵蝕和抗化學侵蝕性差，不適用于空氣中CO2含量較高的環境，不宜用于受流動的軟水和有水壓作用的工程，也不宜用于受海水和礦物水作用的工程;(2)水化過程中放出大量的熱，不宜用于大體積混凝土工程;(3)耐腐蝕性差，不宜用于經常與流動淡水或硫酸鹽等腐蝕性介質接觸的工程;(4)耐熱性差，不宜用于有耐熱要求的工程[5]。