1前言
水泥是加水能搅拌和成塑性浆体，可胶结砂石等材料，并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料，是基建工程的主要原材料之一，具有原材料广泛、防火、适应性强和应用方便等优点[1]，广泛应用于工农业、国防、交通、城市建设等工程，在代钢代木等方面具有技术经济上的优越性，对保证国家建设和提高人民生活水平具有重要意义。水泥种类繁多，根据国家标准的命名原则，按其主要水硬性矿物名称可分为硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系等系列品种，也可按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥三大类，不同的水泥具有其特有的用途。本文主要对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能特点、水化机理和应用进行了较为详细的对比研究，对二者在工程的选用具有一定得指导意义。
2硅酸盐水泥与铝酸盐水泥对比研究
在目前已投入应用的百余种水泥中，应用最广泛的是硅酸盐系水泥和铝酸盐系水泥，其中又以硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的应用最为普遍。由于组成成分和水化机理的不同，这两种水泥具有截然不同的特性，其应用范围也大不相同。
2.1硅酸盐水泥
在水泥诸品种中，硅酸盐水泥是应用最广和研究最多的。按国家标准《GB175-2008》规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的石灰石或粒化矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥。其矿物组成主要是：硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)。其中硅酸三钙和硅酸二钙是主要的，占70%以上[2]。上述几种矿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%)等在高温下互相作用而形成的。
硅酸盐水泥分为二类：不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号为P·Ⅰ;在熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号为P·Ⅱ，其主要技术要求如表1所示[3]。
当水泥加水拌和后，在水泥颗粒表面立即发生水化反应，水化产物溶于水中，接着，水泥颗粒又重新暴露出新的表面，继续与水反应，如此不断，使水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液，见图1(a)。在溶液达到饱和后，水泥继续水化生成的产物就不能再溶解，就有许多细小分散状态的颗粒析出，形成凝胶体，见图1(b)。随着水化的继续进行，新生胶粒不断增加，凝胶体逐渐变浓，水泥浆逐渐凝结，凝胶体中的氢氧化钙将逐渐转变为结晶，见图1(c)。结晶贯穿于凝胶体中，形成具有一定强度的水泥石，见图1(d)。随着硬化时间的延续，水泥颗粒内部未能水化部分将继续水化，使晶体逐渐增多，凝胶体逐渐密实，水泥石就具有越来越高的胶结力和强度。另外，当水泥在空气中凝结硬化时，其表面水化形成的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳作用，生成碳酸钙薄层。
通过上述过程可以看出，硅酸盐水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了凝胶膜，其水分的渗入也就越来越困难，水化作用也就越来越慢。一般水泥在开始的3-7天内，水化、水解速度快，强度增长亦较快，大致在28天内可以完成这个过程的基本部分，以后则显着减慢，强度增长亦极为缓慢。实践证实若完成水泥的水化和水解全过程，需要几年、几十年的时间[4]。
在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥标号较高，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程;抗冻性好，适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程;干缩性好，耐磨性好，不易产生裂缝，可用于干燥环境下的地面及路面工程。
但同时硅酸盐水泥也存在一定的不足：(1)硬化后含有较多的氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差，不适用于空气中CO2含量较高的环境，不宜用于受流动的软水和有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程;(2)水化过程中放出大量的热，不宜用于大体积混凝土工程;(3)耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀性介质接触的工程;(4)耐热性差，不宜用于有耐热要求的工程[5]。
