一、速凝剂的技术概述

速凝剂是能够加快混凝士凝结和硬化速度的一种调凝剂。它能使混凝士在很短时间内凝结、便化。速凝剂在喷射混凝土、喷射砂浆及抢修补强工程、灌浆止水混凝土中应用广泛，同时在隧道涵洞、矿山井巷等喷锚支护等混凝土工程中已成为不可缺少的一种外加剂。

速凝剂作为喷射混凝土施工法中不可缺少的添加剂，对混凝土的凝结速度有着重要的影响，其效果的好坏直接影响到喷射混凝土的喷射质量及使用性能。因此，研究能够加速水泥的水化硬化，在很短的时间内形成足够强度，保证施工要求的速凝剂成为了推广湿喷技术中的一项关键环节。因此，国内外关于喷射混凝土外加剂材料的研究都把速凝剂放在非常重要的位置。

速凝剂自身种类繁多，按产品形态，可分为固态和液态；按其碱的含量来分，可分为有碱、无碱和低碱。衡量速凝剂好坏的性能指标主要包括速凝剂本身的物理化学性质和状态，速凝效果、早期强度、后期强度、体积稳定性、耐久性等使用性能，以及分散均匀性、扬尘和喷射回弹率等喷射作业特性。由于碱性物质对喷射混凝土性能的不利影响，近些年低碱、无碱液体速凝剂得到越来越多的应用，尤其是在日本、欧洲等发达国家，几乎不存在碱性速凝剂，国内也开始越来越多采用无碱、低碱液体速凝剂。无碱、低碱液体速凝剂为速凝剂的发展指明了方向。

随着我国经济建设的开展，隧道里程数和各种喷砼支护工程的建设也进入了高速发展期，对湿喷工艺、对速凝剂的研发都提出了更高的要求。无碱速凝剂，它碱含量超低（95%，施工时回弹低，对物料的黏聚性好，不伤皮肤，极大的改善了工人的施工环境。特别是在矿山施工时，更能极大程度改善施工的恶劣环境，提高工程质量，有效解决因混凝土层强度不够导致的片帮、冒顶问题，提高安全。

无碱速凝剂，无碱、无氯、无刺激性气味、粘结性好、回弹量低、后期强度保存率高、抗渗级别高，在喷射混凝土中添加无碱液体速凝剂，可带来较好的工作环境，市场价值可观。

无碱液态速凝剂是一种突破原有传统液态速凝剂腐蚀性强、严重刺激皮肤及呼吸道黏膜、影响从事喷射混凝土工人身体健康，损害混凝土后期强度、并无法与大型进口湿喷机配套等缺点的一种实用新型无碱液态速凝剂。适用于在重大的水电、交通、人防、国防等工程的要害部位推广使用，是新型湿喷混凝土外加剂。无碱液体速凝剂不含氯离子、不含碱金属的K+、Na+离子、不锈蚀钢筋、不污染环境和伤害作业人员的身体；在喷射水泥浆、水泥砂浆、混凝土中掺入高性能无碱液体速凝剂，能加快水泥的凝结和硬化速度，提高早期强度，不降低后期强度，对强度影响较小；并大幅度提高混凝土及砂浆的粘聚性和粘接强度、回弹率降低量达80％以上，有效的降低了回弹造成的材料损失，提高了经济效益，由于回弹率大幅度降低，空气中污染和伤害人体的碱性水泥粉尘大幅度减少，保护了环境、加快了施工进度；具有微膨胀减缩抗裂功效，大幅度提高了抗渗防水性能，同时具有抗蚀防腐功能，比普通速凝剂抗蚀系数提高50％以上；高性能无碱液体速凝剂是喷射高性能混凝土和碱骨料活性混凝土、耐久性混凝土，环保工程的首选材料。

二、速凝剂的性能特点

速凝剂的作用是使泥凝土喷射到王作面上石很快能凝结。因此速凝剂必须具备以下几种性能。
（1）使混凝士喷出后 3~5min 内初凝，10min 之内终凝。
（2）有较高的早期强度，后期强度降低不能太大（小于30%)。
（3）使混凝土具有一定的黏度，防止回弹过高。
（4）尽量减小水灰比，防止收缩过大，混凝士硬化后具有一定的强度和耐久性，提高抗渗性能。
（5）适宜较大塌落度的混凝±、抗渗性能良好、对钢筋没有锈蚀作用。
（6）无碱液态速凝剂最显著特点是不含碱。我们知道，碱是混凝土的“癌症”，严重影响混凝土的后期强度。本品不影响混凝土的强度。无碱液态速凝剂，除凝结块、调凝范围广、对水泥适应性强、快硬早强、后期强度不降低的优势外，还可在潮湿及含水岩层中使用。
（7）该产品无毒、无味、无刺激，对人体没有腐蚀。
（8）粘聚性能好、回弹率小、粉尘浓度低、不挥发刺激眼睛及皮肤的气体。
（9）混凝土后期强度保存率高、质量稳定。

三、速凝剂的工程应用

适应范围：无碱液体速凝剂主要用于城市高层建筑的深基坑处理支护，交通水电隧道、地铁、地下空间、掩体、煤炭矿山井巷、地面边坡和抢险加固工程，军工人防等喷射混凝土施工。速凝剂主要用于配制喷射混凝土和止水堵水速凝早强混凝土。其中喷射混凝土广泛用于以下场合。
（1）地下工程的初期支护和最终村砌如地铁工程、地下逐道、水工涵洞、矿山竖并￥巷等地下工程；
（2）破坏建筑物的修复和加固 如损坏的墙体、厂房、料仓、烟囱、混凝士柱板梁等结构；
（3）地基基础和边坡工程 如各种地下建筑和高层建筑地下结构中基坑开挖的钻孔桩墙、道路、佳宅、堤坝等的边坡和斜坡工程；
（4）新型的薄板和折板建筑结构工程，采用喷射混凝士薄板屋顶的建筑包括商场、仓库、天文馆、医院、飞机场集散站、展览厅等公共建筑结构。测标统计，对折板屋顶，喷射厚度＜20cm时，喷射泥凝土的成本低于浇筑混凝士。对墙体、当墙厚小于10cm 时，喷射泥凝土的造价要比浇筑混凝土低1/4左石。喷射混凝士由于摻加了速凝剂可使水灰比较小，密实度高，抗裂性好：早期强度增长快，能加速模板的周转，免除厂混凝士的垂直、水平运输及振捣，减少了对模板的压力。对于斜度大的角区也可不支改模板。另外喷射混凝士还可用于防火混凝士的施工，充水构筑物、充气模板上应用。

四、无碱液体速凝剂执行标准JC/477-2005《喷射混凝土用速凝剂》

五、速凝剂的优点：1.耐久性好，不含碱金属不会造成碱基料反应，不含氯离子不会腐蚀钢筋；2.强度保有率高，一天强度可达到8Mpa以上，28天强度保有率可达90～100%甚至更高；3.回弹率低，含有增粘组分，可有效降低喷射过程中的粉尘和回弹率；4.节能环保：样品为弱酸性体系，不会造成人体伤害，且含有增粘物质能有效降低粉尘浓度和回弹量。

六、速凝剂的成本售价：原材料成本在1000-1500元/吨，市场售价一般为3680-5680元/吨。

技术简介：

1、无碱无氯无氟液体速凝剂配方生产技术

速凝剂，是在发展喷射混凝土施工技术的基础上开发出来的产品，它能使混凝土迅速凝结硬化。与普通混凝土施工相比，喷射混凝土施工具有施工速度快、支撑及时、支撑质量好、强度高等特点。根据喷射混凝土施工方式，分为湿喷混凝土施工和干喷混凝土施工。相比于干喷混凝土施工，使用液体速凝剂的湿喷混凝土技术具有粉尘浓度低、回弹量低等特点。目前市场上的液体速凝剂主要以有碱液体速凝剂为主，其最突出的优点包括掺量低、促凝效果优异、早期强度高等。然而，使用含碱液体速凝剂，由于速凝剂中的碱遇到活性骨料会发生反应，生成的反应产物会吸水膨胀使混凝土开裂，这严重影响喷射混凝土施工的后期强度；其次，含碱液体速凝剂中的碱对人体有很强的腐蚀性，不仅严重危害一线工作人员的身体健康，而且对施工周围的环境也会造成污染。

本无碱无氯无氟液体速凝剂具有高稳定性，旨在解决现有无碱液体速凝剂成本高、后期强度差、含有大量氟离子、对人体危害大、稳定性差等问题。

技术机理：通过pH值调节剂一方面调节速凝剂pH值，另一方面提高硫酸铝的溶解度，并利用稳定剂与铝离子络合，提高铝离子在速凝剂中的长期稳定性，从而加快钙矾石的生成，缩短混凝土的凝结时间；通过添加增强剂，加快水泥水化，使其迅速生成晶体，促进Ca2+离子的溶出，并提供大量晶核使水化产物结晶，促使水泥中各相，尤其是C 3S的水化，从而提高混凝土抗压强度。

本无碱无氯无氟液体速凝剂能使混凝土迅速凝结，初凝时间、终凝时间满足国家标准；且能显著提高混凝土1天抗压强度和28天抗压强度比，完全满足“GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》”国家标准；本发明的液体速凝剂储存时间长，能够稳定存储超过90天，这对速凝剂的使用和运输是有利的。

本无碱无氯无氟液体速凝剂使用原料均为无氯、无氟的工业级试剂，绿色环保、安全性高；无碱无氯无氟液体速凝剂产品在制备过程中，所有组分均能充分反应，反应后没有残渣，稳定性好，且过程简单方便，成本较低；所得产品呈现液体结构，易与混凝土拌合均匀，是一种高稳定、绿色环保的无碱无氯无氟液体速凝剂。

2、无碱无氯无氟的环保型液体速凝剂配方生产技术

速凝剂是一种使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，它们的主要作用是加速水泥水化硬化，在很短的时间内形成足够的强度，以保证特殊施工的要求。近年来，速凝剂在基坑、隧道、巷道等建筑支护，加固补修以及桩间裂隙止水等方面得到了广泛的应用。速凝剂一般分为粉状速凝剂和液体速凝剂两种形式。一般粉状速凝剂用于干喷法，干喷法粉尘浓度较高，回弹量较大，这类速凝剂渐渐被淘汰。另一类速凝剂是液体速凝剂，相对于粉状速凝剂，液体速凝剂可以与物料混合得更加均匀，克服了粉状速凝剂粉尘大、回弹量大的缺点。无碱速凝剂越来越受欢迎。目前市场上较多是碱性的速凝剂，对后期混凝土的强度有很大的影响，市场上也存在一些无碱速凝剂，大多都存在掺量多，成本高，适应性较差，对人体有危害等问题。

本无碱无氯无氟的绿色环保型液体速凝剂，首先能使混凝土迅速凝结，缩短混凝土的凝结时间(初凝时间和终凝时间)；添加该速凝剂可以提高混凝土1天和28天之后的抗压强度；并且制备方法简单，成本较低，制备后为液体状态，便于与混凝土混合均匀，且在生产和使用的过程中速凝剂的组成成分不含碱、氯、氟等物质，无碱不会降低混凝土后期的强度，无氯不会腐蚀混凝土里面的钢筋，无氟不会生成HF等有害物质，安全性高，并且粘结性好、通过稳定剂的添加，提高其存储时间，防止其变质，液体速凝剂回弹量低，在喷射混凝土中添加本发明的无碱无氯无氟的绿色环保型液体速凝剂，可提高施工效率，市场价值可观。无碱无氯无氟的环保型液体速凝剂用于喷射混凝土中，其掺量为水泥质量的3～7％。

3、液态无碱速凝剂配方生产技术

速凝剂主要用于喷射混凝土的施工，一般在隧道、涵洞、工矿建设中使用，在喷射混凝土使用时于喷嘴处加入使其快速硬化、凝固。传统速凝剂一般具有强碱性，虽然能满足喷射混凝土的使用要求，但同时也带来了很多问题：喷射混凝土后期强度损失大、腐蚀性强，此外还可能造成环境污染，特别是对地下水环境的污染，扬尘多、回弹量大，不便于喷射混凝土湿法作业等；另一方面也可能引起混凝土碱骨料反应，导致混凝土后期强度保留率不到75％。

针对碱性速凝剂的这些问题，国内很多研究人员已经着手研究不含碱的速凝剂，即无碱速凝剂。无碱速凝剂一般呈弱酸性，对皮肤腐蚀性大大降低，在环保观念日益加强的今天，无碱速凝剂逐步取代碱性速凝剂是大势所趋，西方欧美国家已经完全淘汰碱性速凝剂，还有很多国家也正在大力推广使用无碱速凝剂。但无碱速凝剂的发展才刚刚起步，技术还不成熟，仍存在许多急需解决的问题。

现有的无碱速凝剂含有大量氟离子、早期无强度、后期强度低、掺量较大、凝结时间较长、对钢筋骨架腐蚀性强，严重阻碍了喷射混凝土施工，影响了施工质量，施工安全性无法得到保障。综上所述，研制开发一种真正无碱并且性能优异的无氯无氟液态无碱速凝剂对国家隧道施工建设具有重大的意义。

本液态无碱速凝剂，解决了现有无碱速凝剂中氟、碱离子带来的腐蚀性大、前期无强度、后期强度低、生产污染性大的问题。

优点：（1）本液态速凝剂中无氯无碱无氟，对混凝土后期强度无损失、腐蚀性小，不会污染环境，不会危害人体健康，且在不掺加碱的情况下不影响速凝剂对混凝土的凝结效果和剪切强度；（2）本技术以十八水合硫酸铝为主要速凝组分；其中，十八水合硫酸铝可以显著缩短水泥的凝结时间；早强剂可显著提高混凝土前期强度，保障工程质量，确保施工安全；稳定剂在一定程度上缩短了水泥的凝结时间并大幅提高砂浆的抗压强度；表面活性剂为强阳离子聚电解质，凝聚力强，水解稳定性好，可以大幅度提高速凝剂的稳定性和适应性；（3）本无氯无氟液态无碱速凝剂对普通硅酸盐水泥适应性好，凝结快，前期强度高，后期强度无损失；其制备过程中无污染，无外在废弃废水排放，是一种新型的地下工程喷射混凝土速凝材料。

4、环保早强型无碱液体速凝剂配方生产技术

无碱液体速凝剂一般用于喷射混凝土，为喷射混凝土用添加剂，状态为液体；其成分一般为铝盐和酸复合而成。无碱液体速凝剂主要是引入大量三价铝离子和硫酸根离子，硫酸根离子和铝离子与水泥原有的铝酸三钙、硅酸三钙及石膏共同反应生产二水石膏和钙矾石晶体，进而能够产生大量网格结构的钙矾石并放出水化热，使混凝土浆体在短时间内快速凝结而达到初期支护的作用。

目前对于无碱液体速凝剂的研究主要存在以下问题：现有的无碱液体速凝剂虽然能够使得混凝土浆料快速凝结，但是混凝土的早期强度低甚至没有强度，且生产设备要求高，环境过程复杂，同时使用大量的有害物质，对生态环境、施工环境、工人呼吸系统、眼睛、皮肤等造成不同程度的损害。目前常用的无碱液体速凝剂的原材料一般为铝化合物，铝离子在水中极易发生水解-聚合-沉淀的反应，且铝盐溶解度较小，随着时间的延长，无碱液体速凝剂容易发生絮凝、沉淀、析晶等不稳定现象；而导致目前的无碱液体速凝剂的稳定期普遍较差，保存期通常为一周，有的甚至只有3天就出现沉淀，如何抑制高饱和铝溶液的析晶和水解是解决无碱液体速凝剂稳定性的关键。

同时，无碱液体速凝剂的使用使喷射混凝土黏聚性差，导致喷射混凝土回弹较大。并且由于水化氟离子能够产生水化物，使得混凝土具有较高的抗剪切力，水泥终凝所需时间大大减少，且氟离子还能起到络合的作用，与水中的硫酸铝结合在一起，产生络合物，非常稳定，所以目前的无碱液体速凝剂中常用含氟化物为原料，经常采用氢氟酸、氟硅酸等，其添加量甚至高达25-30％，还会添加氟硅酸镁、氟化铝等物质；但是这些含氟物质经常接触，极容易导致氟中毒，且对环境也存在较大影响。目前，虽然针对无碱速凝剂的碱含量和氟离子含量给出了明确限定，但是现有的部分无碱速凝剂仍旧在生产过程中使用了大量的含碱、含氯、含氟的原料。

并且，相比于碱性速凝剂，无碱速凝剂的使用会导致混凝土的1d强度低，早期没强度影响初期防护效果，虽然在后期的强度有所提升，但是相比于碱性速凝剂仍然存在较大差异，后期强度损失会对混凝土的耐久性产生不良影响，降低实用性，且需要增加喷射混凝土强度等级等手段弥补后期强度损失，导致成本增加。

本无碱液体速凝剂真正无碱、低碳环保，既能够增加喷射混凝土的早期强度，同时还能够保证后期强度降低喷射混凝土回弹率，且具有较久存储时间。

优点：(1)本无碱液体速凝剂可长时间存储放置，放置90天以上不分层、不沉淀；(2)使用本无碱液体速凝剂，能够缩短水泥胶砂的初凝和终凝时间，其初凝时间低于3min，终凝时间低于8min；(3)在水泥胶砂中添加本无碱液体速凝剂，可使水泥胶砂的6h砂浆强度在2MPa以上；(4)在混凝土中添加本无碱液体速凝剂，可提高喷射混凝土的早期强度和后期强度，其8h的喷射混凝土抗压强度不小于10MPa，28d的抗压强度比不低于100％，前期强度高能够提高初支效率，后期强度高能够增加混凝土的耐久性，延长混凝土的使用寿命；(5)在混凝土中添加本无碱液体速凝剂，可以提高混凝土的粘结性和附着率，降低回弹率，能够保证混凝土使用较大量的粉煤灰(低碳混凝土，高性能喷射混凝土)的前提下，提高喷射混凝土的工作性，减少混凝土的浪费；(6)本无碱液体速凝剂的组分均为常见有机物、无机物，原料易得，且制备方法无需任何热源，全程在35℃以下进行，无二氧化碳的产生和排放，真正实现低碳环保，且设备简单，无固废物，有利于推广。

5、液体无碱速凝剂配方生产技术

速凝剂是一种能使喷射混凝土短时间内迅速凝结硬化的外加剂。依据施工工艺不同喷射技术分为干喷和湿喷，对应需要粉体速凝剂和液体速凝剂。鉴于混凝土均匀性、回弹量控制以及施工效率等方面的优势，湿喷技术日益普及并取代干喷工艺。

液体速凝剂分为有碱液体速凝剂和无碱液体速凝剂。有碱液体速凝剂pH值高，可提高喷射混凝土1天的强度，但是碱性物质的引入会引起后期碱骨料反应，进而降低服役期混凝土结构的耐久性。此外，有碱速凝剂对施工现场工作环境的影响非常大。环保意识的提高也使得无碱速凝剂的大面积推广成为可能。目前市面上的无碱速凝剂大多掺量大，凝结时间长，储存稳定性差，1天强度低。

本液体无碱速凝剂制备方法简单易操作，制得的速凝剂凝结时间短，1天强度高，储存稳定性好。

本液体无碱速凝剂，通过增强剂实现其1天强度的快速增长，通过分散剂实现速凝剂悬浮体的有效分散，通过有机醇胺缩短其凝结时间，通过增稠剂提高速凝剂悬浮体的储存稳定性。

本液体无碱速凝剂采用常温制备，不需要额外加热，节能环保；掺量6-9wt％，初凝时间小于5分钟，终凝时间小于12分钟，1天强度大于7兆帕，28天强度无损失；储存稳定性好，3个月无沉淀无分层。

技术服务：喷射混凝土用无碱液体速凝剂配方技术320元，含生产配方、原料介绍、工艺流程、检测指标、使用方法等，技术全面详细，直接应用于生产。

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