什么是混凝土速凝剂？速凝剂按其主要成分的分类

速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂。掺用速凝剂的主要目的是使新喷料迅速凝结，增加一次喷层厚度，缩短两次喷敷之间的时间间隔，提高喷射混凝土的早期强度，以便及时提供支护抗力。

按形态划分，速凝剂有粉状和液态的。按主要成分划分，有硅酸盐、碳酸盐、铝酸盐、氢氧化物、铝盐以及有机类速凝剂。其他具有速凝作用的无机盐包括氟铝酸钙、氟硅酸镁、氟硅酸钠、氯化物、氟化物等，可作为速凝剂使用的有机物则有烷基醇胺类和聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、羟基羧酸、丙烯酸盐等。

喷射混凝土有两种施工方法：干法喷射和湿法喷射。采用干法喷射时，混凝土拌和所需的水从喷嘴处加入；湿法喷射时，是将预拌混凝土经过管道喷出，而液体速凝剂在喷嘴处加入。干喷法存在回弹量大、混凝土后期强度不稳定、粉尘浓度高、工作环境差、质量不均匀等缺陷。因此，从20世纪70年代起国内外开始研究和推广湿喷工艺。实践表明，湿喷可使粉尘大大降低，改善工作环境，黏结性能好，提高一次喷层厚度，减少回弹，施工效率高，质量均匀，可使用其他新型先进外加剂，具有规定的水灰比，从而明显提高喷射混凝土的质量。湿喷法要求使用液体速凝剂，而粉状速凝剂一般用于干喷法。

作为混凝土速凝剂，一般很少采用单一的化合物，多为各种具有速凝作用的化合物复合而成。现在，氯化物（如氯化钙）已不用作喷射混凝土的速凝剂，因为它有腐蚀钢筋的危险。这些速凝剂按其主要成分可以分为五类。

（1）以铝氧熟料为主体的速凝剂
这类速凝剂以铝氧熟料为主要成分，可分为铝氧熟料、碳酸盐系和复合硫铝酸盐系两种系列。铝氧熟料、碳酸盐系速凝剂主要成分为铝酸钠、碳酸钠或碳酸钾和生石灰。其主要缺点是含碱量较高，对混凝土后期强度影响大。复合硫铝酸盐系速凝剂，由于成分中加入石膏或矾泥等硫酸盐和硫铝酸盐，使后期强度与不掺的相比损失较小，含碱量较低，因而对人体腐蚀性较小。上述以铝氧熟料为主的速凝剂均为固体粉状产品，且含碱量高。

（2）水玻璃类速凝剂
主要成分为水玻璃（硅酸钠）​。单一水玻璃组分因过于黏稠无法喷射，需要加入无机盐以降低黏性，提高流动度。如重铬酸钾降黏，亚硝酸钠降低冰点，三乙醇胺早强等。水玻璃系列的速凝剂具有水泥适应性好、胶结效果好、与铝酸盐类速凝剂相比碱含量小得多（Na2O＜8.5%）​、对皮肤没有太大腐蚀性（pH值＜11.5）等优点。但最大问题是：引起喷射混凝土后期强度降低，掺量大（一般为水泥重量的8%～15%）​，使混凝土产生较大的干缩变形，同时喷射回弹率也较高。

（3）铝酸盐液体速凝剂
碱性铝酸盐液体速凝剂目前得到了广泛使用，它既可以单独使用，也可以与氢氧化物或碳酸盐联合使用。铝酸盐类速凝剂有两种型式：铝酸钠和铝酸钾。铝酸盐类速凝剂具有掺量低、早期强度增长快的优点，但最终强度降低幅度较大（30%～50%）​，且pH值很高（＞13）​，因而腐蚀性较强。此外，这类速凝剂对水泥类型非常敏感，因此使用前需先测试所用水泥的相容性。铝酸钾类速凝剂可以与多种类型的水泥相作用，通常可以比铝酸钠类速凝剂有更快的凝结速率和更高的早期强度效果。

上述三类速凝剂产品均以碳酸盐、铝酸盐和硅酸盐等强碱弱酸盐为主要原料制得，具有腐蚀性强、回弹率高、混凝土后期强度降低明显等缺点。此外，因碱含量高，很有可能引起混凝土产生碱-集料反应。因此，各国科学工作者致力于开发新型无碱或低碱度速凝剂。据报道，美国研制了HPS型速凝剂，瑞士Aliva公司生产了非碱性速凝剂，德国研究开发了中性盐类和有机类速凝剂，日本有关新型速凝剂的专利层出不穷。这些新型速凝剂具有含碱量小或无碱、后期强度损失小、对人体无腐蚀或伤害甚微等优点。

（4）新型无机低碱速凝剂
这些速凝剂均为粉体，具有低碱或无碱、对混凝土的强度无影响、原料易得、生产工艺简单的特点。用于干喷混凝土，适合工程量较小的修补工作以及输送距离长、不时有中断时间的场合。按其组成有以下几种：① 偏铝酸钠、瓦斯灰、硅粉等；② 铝氧熟料、煅烧明矾石、硫酸锌、硬石膏、生石灰等；③ 硫酸铝、氟化钙等；④ 氧化铝、氧化钙、二氧化硅等；⑤ 无定形铝化合物等。

（5）新型液体无碱速凝剂
这类速凝剂按主要成分可分为有机物类速凝剂和无机化合物类。有机物类速凝剂效果较好，但价格昂贵，很少大量投入工程应用，如德国产的一种由30% N（CH2CH2OH）3、部分皂化的聚丙烯酰胺或10%聚氮丙啶和10%水组成的速凝剂；无机液体速凝剂是以硫酸铝、氢氧化铝等为主要成分，与其他水溶性无机盐或羧酸类有机物、烷基醇胺等混合而成，其碱含量小于1%。

为提高喷射混凝土的施工性能和质量、克服碱-集料反应、方便施工、减少污染和对人体的伤害，低碱或无碱液体速凝剂将是今后速凝剂的发展方向。