速凝剂是喷射混凝土不可缺少的一种化学外加剂,用于加速水泥水化反应过程并使水泥混凝土实现快速凝结与硬化。目前,速凝剂的机理研究不太完善,存在速凝和早期强度不协调的问题。从“水泥-速凝剂-水”系统水化反应角度出发,改变硫酸根和偏铝酸根的比等组成设计,探究了速凝剂组成与性能的内在关系,对速凝剂的快速凝结硬化机理进行了分析研究。分别用氟硅酸镁,氟化钠按一定比例替代Al₂（SO₄）₃·18H₂O制备速凝剂,研究了该系列速凝剂对普通硅酸盐水泥凝结时间和砂浆早期强度的影响。同时,研究了用氟硅酸镁、氟化钠、碳酸钠和氯化钙按一定比例替代Al₂（SO₄）₃·18H₂O,比较了在不同替代量比例和不同反应时间下对合成钙矾石单相影响。运用IR、XRD、SEM的测试手段观察合成生成物的种类、数量及形貌,从微观上探究该系列速凝剂对水泥速凝和快硬化作用机理。结果表明:该系列速凝剂配方中SO₃/Al₂O₃摩尔比在1.67～3.0之间具有较好的促凝和促进早期强度发展作用,S/A配比增加,凝结时间先减后增,在S/A比为2.0时有较短凝结时间,为该范围内的最佳掺量。掺入氟硅酸镁和氟化钠替代硫酸铝制备的速凝剂。替代量在10%～50%,水泥浆体凝结时间随替代量降低;替代量超过50%后,随替代量增加,凝结时间呈增加趋势。而两者替代量增加会导致速凝剂水泥砂浆1d抗压强度逐渐降低,相比对照组减少20%～85%左右。用氟硅酸镁,氟化钠,碳酸钠和氯化钙替代硫酸铝进行钙矾石合成试验研究发现:对照组水化5min发现结晶良好柱状钙矾石,反应时间延长,生成物增多。用氟硅酸镁替代硫酸铝,随着替代量增多,微观形貌以纤维束状为主,很可能是形成3Ca O·Al₂O₃·3Ca（F₂,SO₄）·32H₂O的类似钙矾石固溶体造成;氟化钠的替代使钙矾石的结晶细化明显,延缓了钙矾石晶体水化产物的形成,并未对钙矾石结构产生影响。碳酸根离子进入钙矾石晶格后,可能会生成高碳型水化碳铝酸钙,导致晶型由短柱状向长杆状变化;氯化钙对钙矾石的影响主要是在化学结构和微观形貌方面,可能有高氯型水化氯铝酸钙生成,形成钙矾石的固溶体结构。对钙矾石成核有极大促进,生成物成簇状交叉结合分布,相互之间搭接构成三维结构骨架,反应时间延长,生成物变得更加紧密。这四种化合物通过改变钙矾石的化学结构或者微观形貌来对普通硅酸盐水泥速凝和快硬化性能产生影响。