CN106630727B - 抗碱性盾构泡沫剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土压平衡式盾构用泡沫剂。该泡沫剂按重量百分比计算，含有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.0～8.0%，脂肪酸甲酯α‑磺酸钠1.0～10.0%，十二烷基硫酸钠1.0～5.0%，环烷酸钠0.2～5.0%，乙酸钠2～6.0%，水66.0～93.8%。本发明的土压平衡式盾构用泡沫剂，实现在碱性条件下，也能做到高倍率发泡，产生的泡沫细腻，稳定时间长，产品能很好地满足土压平衡盾构机掘进过程中改良碱性渣土的要求。

Description

抗碱性盾构泡沫剂

技术领域

本发明属于材料技术领域，本发明涉及一种在碱性条件下土压平衡式盾构施工用泡沫剂。

背景技术

目前中国地铁工程建设迅猛发展，地铁隧道施工经常用到土压平衡盾构技术，这一技术的关键是要土体保持塑性流动状态，在施工中通常是向盾构机内注入一定的泡沫剂对土体进行改良。由于土壤是一个复杂的体系，其中存在着各种化学和生物化学反应，因而使土壤表现出不同的酸碱性。我国土壤的pH大多在4.5～8.5范围内，长江以北的土壤多为中性或碱性，如华北、西北的土壤大多含CaCO₃，pH值在7.5～8.5之间，少数强碱性的pH值高达10.5。而在施工中碱性土壤会使泡沫变得不稳定，进而使土体失去塑性流动状态，导致盾构机出现“闭塞”， 泥沙“喷涌”，土体“结饼”等技术难题。。

发明内容

本发明的目的是提供了一种土压平衡盾构机专用泡沫剂，产品能很好地满足土压平衡盾构机掘进过程中改良碱性渣土的要求。所产生的泡沫在碱性条件下也能保持良好的发泡率和半衰期。

本发明的土压平衡式盾构用泡沫剂其按重量百分比计算，由以下组份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 2.0～8.0%，脂肪酸甲酯α-磺酸钠 1.0～10.0%，十二烷基硫酸钠1.0～5.0%，环烷酸钠0.2～5. 0%，乙酸钠2～6. 0%，水66.0～93.8%。

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为无色或淡黄色透明的水溶性液体，

在上述的土压平衡式盾构用泡沫剂中：

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，在碱性介质中稳定，能够协同增效发泡倍率；

脂肪酸甲酯α-磺酸钠由于具有较低的表面张力，有利于改善体系的发泡、乳化、润湿性能，其刺激性低、无毒、生物降解性好、抗硬水能力强；

十二烷基硫酸钠具有良好的发泡、分散、去污和抗硬水性能，与其他表面活性剂、助剂的配伍性好、生物降解快，泡沫细腻丰富；

环烷酸钠具有显著的增稠、稳泡性能，能够在碱性较强的条件下，延长泡沫的稳定时间；

乙酸钠具有较强的缓冲能力，同时与其他表面活性剂相配，显著提高体系的粘度，保证泡沫在碱性条件下也具有良好的稳定性。

与现有技术相比，本发明泡沫剂具有以下特点：

本发明土压平衡式盾构用泡沫剂发泡率高，泡沫丰富细腻，分布均匀，所产生的气泡孔隙小，在碱性条件下也具有优良的润滑性和稳定性，其各项指标均能很好地满足土压平衡式盾构过程中改良碱性渣土的要求，能够降低碱性渣土的透水性，同时可以降低土体的摩擦性，减小刀具的磨损，调整土仓内土体塑性流动性，土压平衡盾构法掘进过程中，切削后的碱性渣土具有良好的塑性流动性，本发明土压平街式盾构用泡沫剂各项指标均能符合盾构施工要求，达到国际先进水平，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

为详细说明本发明的各种有效成分组成，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6g，

脂肪酸甲酯α-磺酸钠 8g，十二烷基硫酸钠2g，环烷酸钠1g，乙酸钠3g，水80g。

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄色透明的水溶性液体即可。

实施例2

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5g，

脂肪酸甲酯α-磺酸钠 9g，十二烷基硫酸钠1g，环烷酸钠3g，乙酸钠2g，水80g。

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄色透明的水溶性液体即可。

实施例3

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4g，脂肪酸甲酯α-磺酸钠 6g，十二烷基硫酸钠5g，环烷酸钠0.5g，乙酸钠4.5g，水80g。

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄色透明的水溶性液体即可。

实施例4

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠8g，脂肪酸甲酯α-磺酸钠 3g，十二烷基硫酸钠3g，环烷酸钠4g，乙酸钠2g，水80g。

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为无色透明的水溶性液体即可。

实施例5

土压平衡式盾构用泡沫剂的性能指标测试

将配置好的泡沫剂分成5组，每组三份，第1组到第4组分别对应本发明实施例1到实施例4，第5组为对比例（国产泡沫剂购自北京上伟科林科贸有限责任公司），并分别标号。将各组样品用pH为10.5的氢氧化钠稀溶液按4%的比例稀释，分别用室内发泡装置发泡，调节发泡装置，得到所要求的泡沫，并使这一状态保持稳定。

1、发泡率实验

发泡率是指一定体积的泡沫剂溶液所发出的泡沫体积与泡沫剂溶液的比值，即每体积泡沫剂溶液所发出的泡沫的体积。

当发泡装置保持稳定发泡状态后，记录泡沫剂溶液的初始体积，用带刻度的量杯接受发出的泡沫，带泡沫装满量杯后记录泡沫剂溶液的终止体积。整理实验结果数据，取平均值。

实验结果如表一所示：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						泡沫体积V<sub>m</sub>（mL）	2000	2000	2000	2000	2000
泡沫剂溶液体积V<sub>l</sub>（mL）	135	140	126	129	189
						发泡率	14.8	14.3	15.8	15.5	10.6

表一泡沫剂发泡率比较

从表一中可以看出，本发明实施例1~4的泡沫剂发泡率均高于国产泡沫剂，说明在碱性条件下，本发明的泡沫剂发泡性能优于对比样品。

2、稳定性实验

泡沫的稳定性可以用泡沫的半衰期来衡量，泡沫半衰期是指：由泡沫中排出的液体体积为泡沫未排液时全部液体体积的一半所需的时间。

经测定，泡沫的半衰期如表二所示

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						半衰期	8分25秒	8分31秒	8分11秒	8分16秒	5分22秒

表二泡沫剂半衰期比较

从表二中可以看出，本发明实施例1~4的泡沫剂生成泡沫的半衰期均长于国产泡沫剂的，说明在碱性条件下，本发明的泡沫剂生成泡沫稳定性优于对比样品。

本发明的保护范围并不局限于以上的实施例，任何熟悉本领域的技术人员在本发明公开后，都能够轻易进行组分变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围内。所以，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护氛围为准。

Claims (1)

1.一种抗碱性土压平衡式盾构用泡沫剂，其特征在于，按重量百分比由以下组份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 2.0～8.0%，

脂肪酸甲酯α-磺酸钠 1.0～10.0%，

十二烷基硫酸钠1.0～5.0%，

环烷酸钠0.2～5. 0%，

乙酸钠2～6. 0%，

水66.0～93.8%。