速凝劑是一種能夠使水泥漿體、砂漿或混凝土迅速凝結(jié)硬化，而不過分影響其長期強度的化學(xué)外加劑。自速凝劑開始生產(chǎn)和使用以來，其憑借在速凝與早強方面的顯著特點，現(xiàn)已成為噴射混凝土的重要組成材料之一，特別是隨著地下工程數(shù)量的增多、規(guī)模的宏大，速凝劑作為混凝土的組成材料，不僅越來越重要，而且在某些特定工程更是不可或缺，廣泛應(yīng)用于礦山井巷、隧道等工程的錨噴支護，以及堵漏與搶修等工程。

速凝劑的應(yīng)用主要是以噴射混凝土為載體的。噴射混凝土借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將摻有速凝劑的拌合物，通過管道輸送并以高速噴射到結(jié)構(gòu)表面而凝結(jié)硬化，其施工方法包含了運輸、拌合、噴射等多道工序。按照混凝土在噴射口處的狀態(tài)，噴射施工可分為干式噴射與濕式噴射兩種，而無論干式或濕式的噴射混凝土施工，速凝劑均是必不可少的外加劑。速凝劑的種類與品質(zhì)直接影響噴射混凝土的質(zhì)量，因此，國內(nèi)外關(guān)于噴射混凝土的研究均把速凝劑放在非常重要的位置。

速凝劑的主要品種及其組成

速凝劑種類繁多，根據(jù)性質(zhì)與狀態(tài)，大致可以分為堿性粉狀、堿性液態(tài)、無堿(低堿)粉狀和無堿(低堿)液態(tài)四大類速凝劑。

1 堿性粉狀速凝劑

主要速凝成分為鋁酸鹽、碳酸鈉和生石灰。

第1種速凝劑由鋁氧熟料、碳酸鈉、生石灰，按質(zhì)量比1：1：0.5的比例配制而成，其細度接近于水泥。成分中鋁酸鈉占20%、氧化鈣占20%、碳酸鈉占40%，其余為無速凝作用的硅酸二鈣、硅酸鈉和鐵酸鈉等成分。

第2種速凝劑是由鋁礬土、碳酸鈉和生石灰按一定比例配合成生料，將生料在1300℃左右的高溫下煅燒成鋁氧燒結(jié)塊，再將其與無水石膏按質(zhì)量比3：1共同粉磨制成。在711型速凝劑產(chǎn)品中，鋁酸鈉質(zhì)量占37.5%，無水石膏質(zhì)量占25%，其余為硅酸二鈣和中性鈉鹽等。在適宜摻量下，速凝劑可使水泥凈漿在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，提高混凝土的早期強度，但會使其28d強度有所降低。

第3種速凝劑是由礬泥、鋁氧熟料和生石灰按質(zhì)量比6.78：1.32：1.00的比例配制而成，主要化學(xué)成分為Al₂O₃、CaO、SO₃、SiO₂、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O等，此類速凝劑含堿量相對較低，可使混凝土早期強度發(fā)展加快，后期強度損失相對較小。

2堿性液態(tài)速凝劑

堿性液態(tài)速凝劑主要有硅酸鈉型和鋁酸鹽型兩種。

硅酸鈉型液態(tài)速凝劑以鈉水玻璃（硅酸鈉）為主要成分，為降低黏度需加入重鉻酸鉀，或亞硝酸鈉、三乙醇胺等成分。其生產(chǎn)方法是將水玻璃調(diào)整到波美度30，再適當(dāng)加入其他輔料。主要產(chǎn)品有奧地利的西卡-1，瑞士的西古尼特-W。 這類速凝劑可加速混凝土的凝結(jié)、硬化，早期強度高、抗?jié)B性好，可以在低溫下施工，缺點是收縮大，堿含量仍然很高，混凝土后期強度也有所損失。

鋁酸鹽型液態(tài)速凝劑主要由鋁酸鈉(約占50%)、氫氧化鈉(或碳酸鈉)、三乙醇胺與減水劑、增粘劑等組分溶解于水而制成。其常用摻量一般為膠凝材料質(zhì)量的2.5%-5.5%。其作用效果通常受水泥熟料的化學(xué)成分、混合材種類和摻量以及水泥的細度等多種因素的影響，并且由于堿性物質(zhì)的存在，混凝土后期抗壓強度損失較大(20%-25%)。

3 無堿(低堿)粉狀速凝劑

無堿(低堿)粉狀速凝劑是20世紀90年代初開始使用的一類速凝劑。如采用CaCl₂與Al₂(SO₄)₃復(fù)合制成的無堿粉狀速凝劑，可使混凝土后期強度損失減低至15%以下，但因Cl^-的引入會加速鋼筋銹蝕，該速凝劑沒有得到推廣。

也有主要是以鋁酸鈣為主要速凝組分的粉狀速凝劑，其摻量在6%-12%。這種速凝劑直接與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量水化鋁酸鈣致使水泥漿體快速凝結(jié)，而不與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

無堿(低堿)粉狀速凝劑雖然堿含量較低，混凝土抗壓強度損失相對較小。但這類速凝劑在使用過程中仍無法xc粉狀速凝劑普遍存在的混合不均勻、粉塵大等缺陷，且受潮后會嚴重影響它們的速凝效果。實際應(yīng)用時，這類速凝劑需要在干燥設(shè)備中貯存，阻礙了其推廣與應(yīng)用。

4無堿(低堿)液態(tài)速凝劑

國外對無堿(低堿)液態(tài)速凝劑的研究始于20世紀70年代。研究人員使用鋁酸鈉或鋁酸鉀、醇胺等配制出了低堿液態(tài)速凝劑。其中，鋁酸鹽作為主要促凝物質(zhì)，并加入了能起到早強和增稠的作用的醇胺。此類速凝劑堿含量減低至10%-20%，混凝土28d抗壓強度比保持在70%-80%之間。隨后，研究人員分別利用鋁酸鈣、鋁酸鈣和石膏、硫酸鋁和冰晶石、硫酸鋁等，對鋁酸鈉或鋁酸鉀液態(tài)速凝劑進行改性，進一步降低了產(chǎn)品的堿含量。為提高液態(tài)速凝劑產(chǎn)品的穩(wěn)定性，還配合使用了無機酸、羧酸、鏈烷醇胺、酰胺、有機醇等改性組分，這也有助于增加噴射混凝土的粘聚性。

目前，以硫酸鋁替代部分堿金屬鹽類物質(zhì)所配制的速凝劑，作為新型無堿(低堿)液態(tài)速凝劑，在市場上生產(chǎn)與應(yīng)用較廣泛。這類速凝劑品種很多，且組成成分和配制工藝也存在較大差別。舉例如下。

1) 以硫酸鋁為主要組分的速凝劑

這種速凝劑中起速凝作用的主要是鋁離子，但因為硫酸鋁的溶解度較小，溶液不穩(wěn)定，大部分存在摻量較高、早期強度偏低和后期強度損失較大的缺點。

2) 以硫酸鋁和鋁酸鈉為主要組分的速凝劑

硫酸鋁和鋁酸鈉在一定條件下可反應(yīng)生成聚合硫酸鋁，使得溶液中鋁離子含量增加，然而聚合硫酸鋁的穩(wěn)定性較差，目前主要采用摻加穩(wěn)定劑和調(diào)節(jié)pH值的方法來抑制鋁離子的水解，延長其存儲期。這類速凝劑對水泥后期強度影響較小，對不同類型的水泥適應(yīng)性良好。但從根本上來說，摻加鋁酸鈉時會不可避免的引入鈉離子，這與速凝劑向無堿方向發(fā)展的趨勢是相悖的。

3) 以硫酸鋁和氫氧化鋁為主要組分的速凝劑

硫酸鋁和氫氧化鋁可直接反應(yīng)生成聚合硫酸鋁，簡化了硫酸鋁和鋁酸鈉反應(yīng)先生成氫氧化鋁再生成聚合硫酸鋁的反應(yīng)過程，并且{zd0}程度的引入了鋁離子。其優(yōu)點是不會引入堿金屬離子，缺點是氫氧化鋁使用比例較大，成本較高，且這類速凝劑穩(wěn)定性差，容易沉淀、結(jié)晶，不利于長期儲存使用。

4) 硫酸鋁與其他成分搭配制備的速凝劑

硫酸鋁也可以與化鈉、硫酸鎂等進行配合，形成速凝劑產(chǎn)品。但化鈉和硫酸鎂都存在一定的缺點。如化鈉能夠促進水泥水化產(chǎn)物的形成，縮短水泥的凝結(jié)時間，提高混凝土的強度，同時還可作為絡(luò)合物的形成劑，能夠與硫酸鋁形成穩(wěn)定的絡(luò)合物體系，增加鋁離子在水溶液中的穩(wěn)定性，但缺點是引入了堿金屬離子。硫酸鎂能提高混凝土的早期強度，改善速凝劑對水泥的適應(yīng)性，但摻量過多時會因引入過多的硫酸根離子，增加生成二次鈣礬石的可能性，降低混凝土的耐久性能。