喷射混凝土广泛应用于隧道工程中的支护和加固,其中速凝剂具有使其快速凝结硬化的特性,已成为喷射混凝土应用中不可或缺的外加剂。液体速凝剂具有操作简单、施工速度快等优势,逐步取代了过去的粉体速凝剂。但目前市场上液体速凝剂大多含碱或含氟,其中碱含量过多易导致混凝土发生碱骨料反应与混凝土后期强度不足,而含氟化合物具有剧毒性,危害工作人员身体健康,对环境危害十分严重。针对以上不足,本问研究的目的为研制一种新型无碱无氟液体速凝剂。以聚合硫酸铝为主要促凝组分,进行单组分试验及正交试验设计制备了无碱无氟液体速凝剂母液,掺入增强组分与稳定组分进一步优化配合比,确定了新型无碱无氟液体速凝剂的最佳配合比为:聚合硫酸铝:二乙醇胺:乙二醇:七水合硫酸镁:纳米二氧化硅:QM稳定剂:稀硫酸:水=57:6:1:2:2:3:1:28,检测固含量为55%。当新型无碱无氟液体速凝剂的掺量为7%时,可使得水泥净浆初凝时间与终凝时间分别为2min30s和7min25s,龄期为6h、1d、28d的胶砂抗压强度分别为1.5MPa、12.4MPa和52.2MPa,90d抗压强度保留率为117.03%。探究了新型无碱无氟液体速凝剂与水泥、掺合料及外加剂的适应性。新型无碱无氟液体速凝剂与水泥、矿物掺合料的适应性良好。不同厂家、新鲜程度不同的水泥、温度、搅拌与掺入时间对液体速凝剂的凝结时间影响显著;掺加适量的矿物掺合料有助于胶砂后期抗压强度的提高。减水剂的掺入对新型无碱无氟液体速凝剂的促凝效果有所削弱,与萘系高效减水剂对比,聚羧酸高效减水剂对促凝效果的影响相对较小。探究了新型无碱无氟液体速凝剂对混凝土力学性能与耐久性的影响。与空白组相比,掺入新型无碱无氟液体速凝剂后,可显著提高混凝土的6h、1d、3d抗压强度,56d抗压强度保持率为108%;与其他液体速凝剂相比,新型无碱无氟液体速凝剂更有利于混凝土后期的强度保持;同时可以提高混凝土的抗碳化性能、抗渗透性能及抗冻性能;与掺加同品类的无碱液体速凝剂组相比降低了混凝土的干燥收缩性能。通过水化热、化学结合水、XRD等微观分析,研究了新型无碱无氟液体速凝剂对水泥水化进程与水泥水化产物微观形貌的影响。新型无碱无氟液体速凝剂的加入可提前水泥水化第一放热峰与第二放热峰的时间,通过提高液相中Al3+与SO42-的浓度,与液相中的钙离子反应,AFt晶体大量生成,AFt晶体彼此交叉搭接,消耗了液相大量的CH,进一步促进C3A和C3S的水解,消除诱导期,加速水化进程。液体速凝剂使得水泥净浆在短时间内初凝,并在水化后期提高水泥硬化浆体中化学结合水含量,细化结构孔隙。