CN102965117B - 土压平衡式盾构用发泡剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土压平衡式盾构用发泡剂，按重量百分比包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5-10%，十二烷基醚硫酸钠2-6%，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱1-5%，十六烷基二苯醚二磺酸钠1-5%，脂肪酸烷醇酰胺1-8%，古马隆树脂2-4%，蔗糖酯1-3%，柠檬酸1-2%，二乙二醇乙醚0.5-2%，水62-85%。本发明土压平衡式盾构用发泡剂发泡倍率高，泡沫丰富细腻，泡沫直径在0.1-0.3mm之间，分布均匀，所产生的气泡孔隙小，具有优良的抗硬水性、润滑性和稳定性，其质量不受存放温度和存放时间的影响，延长了其保质期。

Description

土压平衡式盾构用发泡剂

技术领域

本发明涉及一种发泡剂，具体地说，涉及一种土压平衡式盾构用发泡剂。

发明内容

我国许多大城市已经或计划修建地铁，盾构施工技术日益得到业内的关注。由于土压平衡式不但造价便宜，而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内土体性质的方法，适用于从软粘土到坚硬砂砾层等多种地址条件，因此在我国的许多大型地下工程中得到了广泛的应用，成为我国盾构隧道技术的主流。

土压平衡式盾构施工过程成功的关键是要将开挖面切削下来的土体在压力舱内调整成一种“塑性流动状态”。如果地层是淤泥质粘土层，只要在压力舱内通过旋转翼板搅拌，就可满足“塑性流动状态”顺利进行施工。但是，如果地层是粘粒含量较少的卵石层、砂土地层、风化岩地层，刀盘切削进入压力舱的土体很难形成这种“塑性流动状态”，从而给施工带来困难。这种施工困难主要是表现为发生4种现象，即开挖面失稳、压力舱闭塞、压力舱结饼和喷涌。因此如何针对盾构施工困难的地层的条件添加适合于这种土层的添加剂，使其在压力舱内土体形成有利于施工的“塑性流动状态”，是土压平衡式盾构的技术关键。

目前，国内地铁建设中普遍使用各种进口添加剂进行土体改良来铺辅助盾构机施工，从反映的情况来看，确实能有效的降低刀盘的扭矩，保证施工的顺利进行。一般常用的添加剂有膨润土泥浆，气泡等。由于使用膨润土泥浆需添加附属设备进行废土处理，占用施工场地，增加成本，使得添加气泡的优越性尤为突出。但是由于国内没有研制生产盾构用发泡剂，大都采用进口材料，成本高昂，因此，研发国产盾构用发泡剂成为一项迫不及待的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种土压平衡式盾构用发泡剂，从而提高建设单位的经济效益，节省地铁建设费用，对于发展我国盾构机制造产业有重要意义。

本发明采用的技术方案如下：

    土压平衡式盾构用发泡剂，按重量百分比包括以下组分：

    脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠     5-10%

    十二烷基醚硫酸钠            2-6%

    椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱   1-5%

    十六烷基二苯醚二磺酸钠     1-5%

    脂肪酸烷醇酰胺             1-8%

    古马隆树脂                 2-4%

    蔗糖酯                     1-3%

    柠檬酸                     1-2%

    二乙二醇乙醚               0.5-2%

    水                         62-85%。

所述的发泡剂的制备过程如下：在常温下，向搅拌罐内加入20-30%的水，然后在搅拌条件下依次加入上述各个组分，充分搅拌均匀后，加入剩余的水，再搅拌至透明均匀即可。

在上述的土压平衡式盾构用发泡剂中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠是一种阴离子型表面活性剂，具有优良的发泡性能，起泡力高、泡沫丰富细腻，而且刺激性低、无毒、生物降解性好、耐硬水，所产生的泡沫与渣土接触时能迅速作用于渣土，改良其和易性和润滑性； 十二烷基醚硫酸钠具有良好的发泡性能，配伍性好、生物降解快，并且能够有效抵抗硬质水，、泡沫细腻丰富，协同增效发泡倍率；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱一种两性离子表面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，分别呈现阳和阴离子性，常与阴、阳离子和非离子表面活性剂并用，其配伍性能良好，无毒，刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，泡沫多，去污力强，具有优良的增稠性、柔软性、抗静电性、杀菌性、抗硬水性，在本发明配方中可起到抑菌并延长发明产品保质期的有益效果；十六烷基二苯醚二磺酸钠一种高效、多功能的特殊双联型阴离子表面活性剂，其具有独特的双磺酸盐亲水基,亲水基之间由二苯醚刚性基团联接,分子内产生超共轭效应，因而与传统的表面活性剂相比，有许多优点：优良的水溶性和偶联性，高度分散能力、抗硬水，在强酸、强碱及浓盐溶液中稳定性好，保证排出渣土的塑性流动状态，在增强发泡同时可提高刀盘的耐磨性；脂肪酸烷醇酰胺具有良好的表面活性，是非离子表面活性剂，具有优良的泡沫稳定性、增稠性；蔗糖酯是一种非离子型表面活性剂，具有很强的表面活性，无毒性，无嗅，无色，无味，对人体皮肤无刺激作用，具有良好的乳化、分散、增溶、润湿等特性；二乙二醇乙醚能够降低体系的表面张力，改良发泡性能，使泡沫更加丰富细腻，提高发泡倍率。

与现有技术相比，本发明发泡剂具有以下特点：

本发明土压平衡式盾构用发泡剂发泡倍率高，泡沫丰富细腻，泡沫直径在0.1-0.3mm之间，分布均匀，所产生的气泡孔隙小，具有优良的抗硬水性、润滑性和稳定性，其质量不受存放温度和存放时间的影响，延长了其保质期，其各项指标均能很好地满足土压平衡式盾构过程中改良渣土的要求，同时可以润滑和冷却刀具，降低刀盘扭矩，起到保护，延长磨损的作用，另外在机械搅拌下能够快速渗透到土层中，并且在土壤中能够迅速降解，不会造成环境污染。本发明土压平衡式盾构用发泡剂已经达到或超过了国外进口的发泡剂，可以满足我国土压平衡式盾构施工对土体改良的需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

    配制土压平衡式盾构用发泡剂1000kg，各个组分含量为：

    脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠     80kg

十二烷基醚硫酸钠           40kg

椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱   30kg

    十六烷基二苯醚二磺酸钠     40kg

    脂肪酸烷醇酰胺             60kg

    古马隆树脂                 30kg

    蔗糖酯                     20kg

    柠檬酸                     12kg

    二乙二醇乙醚               18kg

    水                         670kg。

在常温下，向搅拌罐内加入135kg的水，然后在搅拌条件下依次加入上述各个组分，充分搅拌均匀后，加入剩余的535kg水，再搅拌至透明均匀即可。

采用罗氏泡沫仪测定上述制得的发泡剂的发泡力，测试结果为发泡力为250mm。

在盾构机的发泡系统中，按2%的比例稀释，通过压缩空气混合产生气泡，气泡倍率设置为10倍，产生的泡沫大小均匀，直径在0.1-0.3mm之间，未出现大于0.5mm的泡沫，每升发泡剂能够产生350-400升体积大小合格的泡沫，其体积半衰期为5小时。

Claims (2)

1.一种土压平衡式盾构用发泡剂，其特征在于，按重量百分比包括以下组分：

   脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠     5-10%

   十二烷基醚硫酸钠            2-6%

   椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱   1-5%

   十六烷基二苯醚二磺酸钠     1-5%

   脂肪酸烷醇酰胺             1-8%

   古马隆树脂                 2-4%

   蔗糖酯                     1-3%

   柠檬酸                     1-2%

   二乙二醇乙醚               0.5-2%

   水                         62-85%。

2.根据权利要求1所述的土压平衡式盾构用发泡剂，其特征在于，所述的发泡剂的制备过程如下：在常温下，向搅拌罐内加入20-30%的水，然后在搅拌条件下依次加入上述各个组分，充分搅拌均匀后，加入剩余的水，再搅拌至透明均匀即可。