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水泥速凝剂概况

水泥速凝剂是一种能够在水泥混凝土中加速硬化反应、促进水泥石的早期强度发展的特殊添加剂。它们通常是由二甲醛、胍、硫酸盐等物质组成，可以降低混凝土的凝结时间和提高早期强度，同时还可以改善混凝土的耐久性。

水泥速凝剂的作用机理主要有以下几个方面：首先，它们可以通过催化水泥中的硅酸盐反应，从而促进水泥中钙离子的释放和水化反应的进行；其次，它们可以促进水泥中C3A的水化反应，从而生成膨胀性产物，增强了混凝土的早期强度；最后，它们可以在水泥颗粒表面形成一层薄膜，防止钙离子的流失，从而提高混凝土的密实度和耐久性。水泥速凝剂广泛应用于建筑工程、道路桥梁等工程中，特别是在施工速度较快、要求早期强度高的情况下使用比较普遍，可以大大缩短工期，提高施工效率。

水泥速凝剂分类

速凝剂大致可分为两大类别。第一大类速凝剂主要由铝酸盐和碳酸盐构成，并辅以其他无机盐类成分。第二大类速凝剂的核心成分是硅酸钠，它与其他无机盐类复合而成。在历史上，自20世纪50年代起，苏联开始研究各种速凝剂，其中大多数以铝氧熟料（主要成分为铝酸钠）为主，并结合其他氟化钠和无机盐如氟化钾制成。保加利亚曾使用一种速凝剂，其主要成分是碳酸钠和氟化钠。西德开发了一种用于混凝土抗腐蚀的速凝剂，它由可溶性树脂如聚甲基丙烯酸、经基胺、以及聚丙烯酸等制成。而在美国，有一种速凝剂主要成分是丙烯酸钙。日本的速凝剂种类繁多，市面上主流的速凝剂主要成分包括铝酸盐、碳酸盐、铝化合物等。在我国，常用的速凝剂有711型、73牌、尧山型、红星一型、阳泉一型、782型等。

图表：水泥速凝剂分类

资料来源：智研瞻产业研究院

无碱（低碱）速凝剂

在日本，对于无碱速凝剂的研究相对较少，主要的研究焦点集中在低碱速凝剂上。通常，这些低碱速凝剂是在碱金属铝酸盐和碳酸盐的基础上，进一步添加了其他无碱成分而制成的。例如，Nitto化学工业有限公司所生产的速凝剂，是通过将碱金属硫酸盐或碳酸盐与水溶性铝盐或碳酸镁进行合成而得到的。另一种由Hirose等人研发的低碱速凝剂，其成分包括25％的铝酸钠、70％的铝酸钙、以及5％的碳酸钠，其中铝酸钠和碳酸钠的粒度均小于149μm。当这种速凝剂的掺量达到7％时，水泥浆的初凝时间为40秒，终凝时间为4分钟，而在1天的抗压强度可达到16MPa。

近年来，日本的速凝剂研究依然以低碱速凝剂为主导方向。然而，在美国和欧洲各国，研究者们开始使用钙盐和铝盐作为替代碱金属盐的方法，以研发和生产无碱速凝剂。例如，早期使用的CaCl2就是这样的一个例子。然而，由于引入Cl-会导致混凝土中的钢筋锈蚀，因此CaCl2现在已经不再作为喷射混凝土速凝剂使用。Harald所使用的速凝剂是经过改性的硝酸钙，其具体的化学成分表示为xNH4NO3·yCa(NO3)2·zH2O，其中x、y、z的数值分别为0.092、0.500和0.826。而Burge等人则通过合成铝酸钙、硫铝酸钙、碱性铝盐以及水溶性多价硫酸盐来制造速凝剂。这种速凝剂在特定配比下，初凝时间和终凝时间以及抗压强度都有不错的表现。

实践验证表明，采用无碱（低碱）速凝剂能够显著降低混凝土在后期阶段的强度损失。然而，在实际施工过程中，速凝剂往往会出现对水泥类型适应性差、料浆和扬尘严重、易性不佳、回弹大等问题。这些问题的存在，对无碱速凝剂的广泛应用提出了挑战，也成为了当前研究的重点。

有机无机复合型速凝剂

无机速凝剂可以显著增强喷射混凝土拌合料的粘聚性，只要在其中巧妙地掺入少量有机物质，从而全面提升其整体性能。这种改进有助于提高喷射混凝土与基体之间的粘附力，从而增加每次喷射的厚度，提高施工效率和质量。此外，这种添加方式还能降低施工水灰比，提升早期和后期的强度。更令人欣喜的是，一些有机物还能在施工过程中抑制扬尘，降低回弹。可以与无机速凝成分复合使用的有机物非常多，其中包括羧酸、链烷醇胺、二乙醇胺以及有机减水剂等。

日本曾使用含氧羧酸与无机物质制备有机无机复合型速凝剂。Terashima等将含氧羧酸加入到含有铝酸钙、石膏、碱金属铝酸盐和碱金属碳酸盐的无机速凝基料中，得到一种有机无机复合型速凝剂。使用该速凝剂的优点是喷射混凝土施工中粉尘小。此外，日本还专门研制多种回弹抑制剂，将抑制剂和无机速凝成分联合使用，能大大减少施工中的回弹量。美国及欧洲各国研制了多种有机无机复合速凝剂。Sommer等使用水溶性的含铝盐氟化物与配位剂、胺、增粘剂一起作为速凝剂。据称这种速凝剂与含碱速凝剂相比，抗压强度发展快；与市面上以硫酸铝和有机酸为基础的无碱速凝剂相比，后期不会形成钙矾石而引起混凝土开裂。配料如果为水55％、氢氧化铝12％、氢氟酸25％、配位剂0.5％、胺7.5％，掺量为6％时，水泥浆初凝时间为6min，终凝时间为20min。Sommer等人还使用含氟的铝盐和含铝盐的硫酸盐研制速凝剂。含氟的铝盐由Al（OH）3或Al2O3与HF反应而得，其中就添加了胺（烷基胺、链烷醇胺）、增粘剂等有机成分。

此外，美国及欧洲各国还采用硝基乙醇、二乙醇胺、乙二醇、氨基酸的衍生物等有机物与无机速凝成分联合使用，制备有机无机复合速凝剂。有机无机复合速凝剂确实解决了无机速凝剂存在的诸多问题。如增加了水泥浆的粘聚性使施工中回弹量大大减少，粉尘浓度大幅度降低。但这种速凝剂大多数属于粉状速凝剂，施工中容易产生速凝剂在混凝土拌合料中分散不均匀，进而引起混凝土质量波动问题。

液态速凝剂

液态速凝剂是对粉状速凝剂的改进版本。相较于粉状速凝剂，液态速凝剂在混凝土拌合物中能够更容易地实现均匀分散，进而减少硬化混凝土的质量波动。在二十世纪八十年代初期，日本成功研发出了含有较高碱量的液态速凝剂。平野健吉将碱金属铝酸盐和碱金属碳酸盐分别溶于水（两者的浓度均为20％～40％），然后将0.1％~1％葡萄糖酸加入到碱金属铝酸盐或碱金属碳酸盐中，再将两者混合，得到了稳定性好的液态速凝剂。其中葡萄糖酸的作用主要是防止氢氧化铝从溶液中沉淀下来。Hosokawa等人研制了一种含有Al2O3和SO3的液态速凝剂。据说当Al2O3/SO3的摩尔比在0.35~0.5之间时，这种速凝剂具有良好的效果。

水泥速凝剂行业规模

由于水泥速凝剂产品种类较多，市场竞争激烈。截至2019年底，我国水泥速凝剂总产量已经超过600万吨。2021年初，国内水泥速凝剂市场规模达到160亿元人民币（约合24.7亿美元），相比于2019年增长了20%以上。其中，硫酸盐型水泥速凝剂占据较大市场份额，胍类水泥速凝剂和脱硫石膏型水泥速凝剂等其他类型产品也在不断发展壮大。目前中国水泥速凝剂市场主要集中在江苏、湖南、山东等地。

1.17-22市场规模数据图表:

统计数据显示，2017年中国水泥速凝剂行业市场规模125亿元，2022年中国水泥速凝剂行业市场规模180亿元。2017-2022年中国水泥速凝剂行业市场规模如下：

图表：2017-2022年中国水泥速凝剂行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院

2. 23-29市场规模数据图表

预测，2029年中国水泥速凝剂行业市场规模321亿元。2023-2029年中国水泥速凝剂行业市场规模预测如下：

图表：2023-2029年中国水泥速凝剂行业市场规模预测

数据来源：智研瞻产业研究院

水泥速凝剂产业链

水泥速凝剂的上游主要包括化工原材料供应商，例如氯化钙、硫酸盐、胍类等制备所需的化学原料供应商。其中，氯化钙、硫酸盐等在全球范围内具有较为成熟的产业链，而胍类等则需要更多的研发和生产技术支持，中游主要包括水泥特种添加剂制造商，下游主要是建筑工程领域和相关行业企业，例如房地产开发商、公共建设领域、桥梁建设、水利工程等。

图表：水泥速凝剂产业链

资料来源：智研瞻产业研究院

水泥速凝剂发展空间分析

水泥速凝剂是一种新型建材产品，具有快速硬化、高强度、稳定性好、降低成本等特点，被广泛应用于道路、桥梁、城市轨道交通、地下工程等领域。随着全球经济和人口的快速增长，城市化进程加快，各类基础设施建设需求不断增加，这为水泥速凝剂的应用提供了广阔的市场空间。

随着科技的不断进步，新型的水泥助剂将越来越多地涌现出来，例如石膏制品、碳纤维、聚合物改性材料等，这些新材料的开发和应用将极大地促进水泥速凝剂产业的发展。全球环保意识的提升以及政府对环境污染治理力度的加强，使得传统添加剂的环保问题受到越来越多的关注，而新型环保型水泥速凝剂在此背景下具有广阔的应用前景。总之，未来水泥速凝剂产业仍然具有较大的发展潜力和市场空间，需要企业加强技术创新、拓宽市场渠道和注重质量提升，以适应市场需求和环保要求的变化，取得更好的经济效益和社会效益。