CN105219511A - 一种渣土降粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构施工用品技术领域，尤其是指一种渣土降粘剂及其制备方法；本发明用于盾构的渣土降粘剂及其制备方法，其中渣土降粘剂通过一定量科学配方的不饱和有机酸、丙烯酰胺、磺化剂、阳离子单体、碱化剂、氧化-还原引发体系、柔化剂、防腐剂、及去离子水；主要针对盾构机在粘土地层盾构时产生的渣土粘附刀盘、刀具，土仓内渣土结块，结泥饼的问题；使用后能有效的降低渣土粘度，将渣土从刀盘刀具上剥离下来，降低黏土颗粒之间的粘结性，防止结泥饼现象的发生；同时该产品中重金属和有机污染物含量均远远低于国家关于土壤中该物质含量的限值，具有绿色环保的优点。

Description

一种渣土降粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及盾构施工用品技术领域，尤其是指一种渣土降粘剂及其制备方法。

背景技术

随着城市地下空间的发展，用于地下空间施工的盾构施工法，是现代城市隧道建设卓有成效的施工方法，但早期使用的盾构，在地下掘进时，为了保持开挖面的稳定，一般都在隧道内施加压缩空气或降低隧道沿线地下水位，甚至采用化学注浆等辅助技术措施。由于以上措施不利于对施工安全、地面沉降以及环境保护的控制，因而限制了盾构的应用与发展，从而推动了封闭式平衡原理盾构技术的开发和应用。而在封闭式平衡原理盾构技术中，土压平衡式盾构技术由于适用的地质条件由软弱粘性土到砂和砂砾士，再到现在的低含水量大部分地层中，范围不断扩展，因此得到广泛应用，并且以其技术和经济上的优越性，已经成为隧道建设的主流。

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”。如果地层是淤泥质黄土层，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高的粘性土地质，刀盘切削的土体就会在前方掌子面和后方千斤顶的压力挤压下，很容易由于粘性的作用，粘附在刀盘的中心部位和滚刀的刀轴部位，这就造成了刀盘开口的堵塞和滚刀不能旋转而造成的偏磨现象。从而给施工带来诸如压力舱闭塞、压力舱结饼的问题，在这种问题下，能够在不开仓进行人工开仓的前提下处理好这一问题，不但可以节约施工时间，还能大大的保障施工人员的安全。因此如何针对盾构过程中如何用添加剂来降低粘性土到刀盘刀具的粘附就成了解决这一问题的技术关键。

目前，国内地铁建设中普遍使用各种添加剂进行土体改良以稀释渣土中的粘土含量来辅助盾构机施工，从反映的情况来看，确实能在一定程度上降低刀盘的闭塞程度，保证施工的进行。一般常用方式有添加膨润土泥浆稀释渣土中的粘土含量，降低渣土的粘附性；直接加水冲洗刀盘等。但是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；而直接使用水冲洗刀盘，不仅增加了水的用量，还造成了渣土含量量升高，出土发生喷涌等后续问题。因而研发一种能够降低粘土粘性，主动将粘土从盾构机刀盘、刀具上剥离下来的化学药剂就显得尤为重要了。

发明内容

本发明在于针对目前盾构存在的不足，而提供解决以上问题的一种环境有好的用于盾构的渣土降粘剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种渣土降粘剂，所述渣土降粘剂的成分及质量百分比为：不饱和有机酸3-5％、丙烯酰胺12-15％、磺化剂1-2％、阳离子单体2-4％、碱化剂1-2％、氧化-还原引发体系0.1-0.5％、柔化剂0.05-0.3％、防腐剂0.05-0.1％、余量为去离子水。

优选的：所述的不饱和有机酸为：丙烯酸或衣康酸。

优选的，所述的磺化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠。

优选的，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰胺基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。

优选的，所述的碱化剂为：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。

优选的，所述的氧化-还原引发体系中氧化剂为：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、偶氮二异丁腈中的一种或多种；还原剂为：亚硫酸钠，亚硫酸氢钠、N,N-二甲基苯胺、硫酸亚铁、氯化亚铁、四乙烯亚胺中的一种或多种。

优选的，所述的柔化剂为月桂酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种或多种。

优选的，所述的防腐剂为：甲基氯异咪唑啉酮、异噻唑啉酮、苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、脱氢乙酸及钠盐类、对羟基苯甲酸酯类中的一种或多种。

上述任意一项所述的渣土降粘剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将不饱和有机酸、丙烯酰胺、磺化剂依次溶解在去离子水中，将溶液pH值用碱化剂调节至5.9-6.3；

B、将经过步骤A的溶液置于密闭的反应釜中，开始加热升温，升温过程中用一直氮气除去反应溶液中的溶解氧，当溶液温度升温至40～45℃时，停止加热；

C、最后，经过步骤B的溶液中加入氧化还原引发体系引发反应，待溶液自然冷却至室温后加入柔化剂和防腐剂即得到所述的渣土降粘剂。

本发明的有益效果在于：本发明用于盾构的渣土降粘剂及其制备方法，其中渣土降粘剂通过一定量科学配方的不饱和有机酸、丙烯酰胺、磺化剂、碱化剂、氧化-还原引发体系、柔化剂、阳离子单体、防腐剂、及去离子水；主要针对盾构机在粘土地层盾构时产生的渣土粘附刀盘、刀具，土仓内渣土结块，结泥饼的问题；使用后能有效的降低渣土粘度，将渣土从刀盘刀具上剥离下来，降低黏土颗粒之间的粘结性，防止结泥饼现象的发生；同时该产品中重金属和有机污染物含量均远远低于国家关于土壤中该物质含量的限值，具有绿色环保的优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述：

本发明的渣土降粘剂，实施例如1-5按各成分及成分百分含量如表一所示：

表一

以上实施例如中，其具体选用材料如下：

实施例1-3中不饱和有机酸为：丙烯酸，4、5中不饱和有机酸为衣康酸。

实施例1-5中磺化剂选用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠。

阳离子单体的选用为，实施例1为甲基丙烯酰胺基三甲基氯化铵，实施例2为二烯丙基二甲基氯化铵，实施例3为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵按重量比1:1构成，实施例4为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，实施例5为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。

碱化剂选用如下：实施例1为氢氧化钠,实施例2为氢氧化钾,实施例3为氨水,实施例4为碳酸钠、碳酸氢钠按重量比1:2构成，实施例5选用氢氧化钾。

氧化-还原引发体系中氧化剂选用如下：实施例1中选用过硫酸钠，实施例2为硫酸钾与过硫酸铵按按重量比1:3构成,实施例3为双氧水,实施例4为叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基按重量比1:1构成,实施例5为偶氮二异丁腈；氧化-还原引发体系中还原剂为：实施例1为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠按重量比1:1构成，实施例2为N,N-二甲基苯胺,实施例3为硫酸亚铁,施例4为氯化亚铁、实施例5为四乙烯亚胺。

柔化剂的选用为:实施例1为月桂酰胺丙基氧化胺,实施例2为月桂酰胺丙基氧化胺,实施例3为辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚按1:1的重量比构成、实施例4为脂肪酸甲酯乙氧基化物，实施例5为月桂酰胺丙基氧化胺。

防腐剂为：实施例1为甲基氯异咪唑啉酮及异噻唑啉酮按重量比1:2形成，实施例2为苯甲酸及苯甲酸钠按重量比1:1形成，实施例3为山梨酸钾、山梨酸按重量比1:3形成，实施例4为脱氢乙酸及脱氢乙酸钠盐类按重量比1:1形成，实施例5为对羟基苯甲酸酯。

以上实施例通过检测分析，以上五实施例的的参数项目均在以下数据范围内：

表二性能检测表格

检测内容	理化指标
		外观	无色或微黄色微粘稠液体
pH值	6.5～7.5
		降粘性(粘附比率)	82～92％
水溶性	与水任意比互溶
		环保性能	无毒环保产品

通过上述实施例，我们可以看出，本发明用于盾构的渣土降粘剂降粘性能、水溶性良好，能有效的解决粘土地层盾构时产生的渣土粘附刀盘、刀具，土仓内渣土结块，结泥饼的问题；使用后能有效的降低渣土粘度，将渣土从刀盘刀具上剥离下来，降低黏土颗粒之间的粘结性，防止结泥饼现象的发生；同时该产品中重金属和有机污染物含量均远远低于国家关于土壤中该物质含量的限值，具有绿色环保的优点。

本实发明还涉及生产本发明渣土降粘剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将不饱和有机酸、丙烯酰胺、磺化剂依次溶解在去离子水中，将溶液pH值用碱化剂调节至5.9-6.3；

B、将经过步骤A的溶液置于密闭的反应釜中，开始加热升温，升温过程中用一直氮气除去反应溶液中的溶解氧，当溶液温度升温至40～45℃时，停止加热；

C、最后，经过步骤B的溶液中加入氧化还原引发体系引发反应，待溶液自然冷却至室温后加入柔化剂和防腐剂即得到所述的渣土降粘剂。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种渣土降粘剂，其特征在于，所述渣土降粘剂的成分及质量百分比为：不饱和有机酸3-5％、丙烯酰胺12-15％、磺化剂1-2％、阳离子单体2-4％、碱化剂1-2％、氧化-还原引发体系0.1-0.5％、柔化剂0.05-0.3％、防腐剂0.05-0.1％、余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于：所述的不饱和有机酸为：丙烯酸或衣康酸。

3.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的磺化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰胺基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的碱化剂为：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的氧化-还原引发体系中氧化剂为：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、偶氮二异丁腈中的一种或多种；还原剂为：亚硫酸钠，亚硫酸氢钠、N,N-二甲基苯胺、硫酸亚铁、氯化亚铁、四乙烯亚胺中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的柔化剂为月桂酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种渣土降粘剂，其特征在于，所述的防腐剂为：甲基氯异咪唑啉酮、异噻唑啉酮、苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类、脱氢乙酸及钠盐类、对羟基苯甲酸酯类中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的渣土降粘剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、将不饱和有机酸、丙烯酰胺、磺化剂依次溶解在去离子水中，将溶液pH值用碱化剂调节至5.9-6.3；

B、将经过步骤A的溶液置于密闭的反应釜中，开始加热升温，升温过程中用一直氮气除去反应溶液中的溶解氧，当溶液温度升温至40～45℃时，停止加热；

C、最后，经过步骤B的溶液中加入氧化还原引发体系引发反应，待溶液自然冷却至室温后加入柔化剂和防腐剂即得到所述的渣土降粘剂。