CN106635027B - 一种盾构用泡沫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及盾构施工领域，具体的说是一种盾构用泡沫剂及其制备方法。由如下重量百分比的原料组成：主发泡剂5～20%，稳泡剂3～8%，助泡剂1～8%，螯合剂0～0.4%，防腐剂0.05～0.3%以及余量的水，其中主发泡剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基糖苷中的一种，稳泡剂选用聚乙二醇和椰油酰基甜菜碱中的一种，助泡剂选用椰子油脂肪酸单乙醇酰胺和十二烷基硫酸钠中的一种。本发明同现有技术相比，具有较低的粘度和较好的稳定性，方便施工中的使用；并且稀释溶液在实际施工中具有较高的发泡率，和泡沫稳定性；所用物料生物可降解性高，绿色环保，对土壤无污染；并且成本经济。

Description

一种盾构用泡沫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及盾构施工领域，具体的说是一种盾构用泡沫剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，城市地下空间的开发已进入了大发展阶段。在地下交通的建设中盾构施工在现代城市隧道的建设中具有举足轻重的地位。其中土压平衡盾构施工法因其安全高效环保等优点，在隧道掘进中的应用越来越广泛。不过，土压平衡式盾构需要开挖面切削下来的土体能够在压力舱内调整成一种“塑性流动状态”。实际施工中，因为土壤类型和底层的差异，很难形成“塑性流动状态”，容易产生“喷涌”、“闭塞”、“结饼”和“开挖面失稳”等工程现象，导致施工困难。为此，在土压平衡式盾构施工中最先进和最有效的方法就是使用泡沫剂对土体进行改良，得到“塑性流动状态”的开挖土壤。我国对泡沫剂的研究不足，国内生产的泡沫剂在土体改良上还需要改进；盾构掘进施工中也多采高价的进口泡沫剂，市场上仍然需要继续开发价低质优的盾构用泡沫剂。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，针对土压平衡式盾构施工对土体改良的要求，设计一种盾构用泡沫剂及其制备方法，具有较高的发泡率和合适的稳泡时间，便于施工过程中的使用。
为实现上述目的，设计一种盾构用泡沫剂，其特征在于由如下重量百分比的原料组成：主发泡剂5～20%，稳泡剂3～8%，助泡剂1～8%，螯合剂0～0.4%，防腐剂0.05～0.3%以及余量的水，其中主发泡剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基糖苷中的一种，稳泡剂选用聚乙二醇和椰油酰基甜菜碱中的一种，助泡剂选用椰子油脂肪酸单乙醇酰胺和十二烷基硫酸钠中的一种。
所述螯合剂选用乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠中的一种或多种。
所述防腐剂选用卡松、戊二醛、尼泊金酯、苯氧乙醇、苯甲酸盐中的一种或者多种。
所述水的用量可以在总量上增加2～3%。
一种盾构用泡沫剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）将制作所需的原料放入不锈钢釜，放完后关闭不锈钢釜；2）对不锈钢釜抽真空大于-0.4MPa；3）对不锈钢釜加热，在加热到60～70℃时，以30～50rpm的搅拌速度搅拌20～30分钟；4）取出即得成品。
所述不锈钢釜在抽真空时处于负压密闭状态。
本发明同现有技术相比，具有较低的粘度和较好的稳定性，方便施工中的使用；并且稀释溶液在实际施工中具有较高的发泡率，和泡沫稳定性；所用物料生物可降解性高，绿色环保，对土壤无污染；并且成本经济。
具体实施方式
实施例一：
选用如下重量百分比的材料制作盾构用泡沫剂，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15%，椰油酰基甜菜碱5%，椰子油脂肪酸单乙醇酰胺3%，乙二胺四乙酸二钠0.03%，卡松0.2及余量的水。在加热到65℃的情况下以40转/分钟的搅拌速度混合搅拌25分钟直至均匀，最后得到泡沫剂，其理化指标如下：
无色透明液体，25℃的温度下密度为1.05g/mL，pH值为7.2，25℃的温度下粘度为6.410mm2/s，并且可以与水以任意比例互溶，生物降解度大于90%，且无沉淀物析出。
依照本实施例生产的产品的发泡率随温度的不同可达到最高70倍，泡沫半衰期可达到最高65分钟。
实施例二：
选用如下重量百分比的材料制作盾构用泡沫剂，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15%，椰油酰基甜菜碱5%，十二烷基硫酸钠5%，乙二胺四乙酸二钠0.03%，卡松0.2及余量的水。在加热到65℃的情况下以40转/分钟的搅拌速度混合搅拌25分钟直至均匀，最后得到泡沫剂，其理化指标如下：
无色透明液体，25℃的温度下密度为1.07g/mL，pH值为7.2，25℃的温度下粘度为6.524mm2/s，并且可以与水以任意比例互溶，生物降解度大于90%，且无沉淀物析出。
依照本实施例生产的产品的发泡率随温度的不同可达到最高75倍，泡沫半衰期可达到最高70分钟。
实施例三：
选用如下重量百分比的材料制作盾构用泡沫剂，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15%，聚乙二醇5%，椰子油脂肪酸单乙醇酰胺3%，乙二胺四乙酸二钠0.03%，卡松0.2及余量的水。在加热到65℃的情况下以40转/分钟的搅拌速度混合搅拌25分钟直至均匀，最后得到泡沫剂，其理化指标如下：
无色透明液体，25℃的温度下密度为1.06g/mL，pH值为7.4，25℃的温度下粘度为6.525mm2/s，并且可以与水以任意比例互溶，生物降解度大于90%，且无沉淀物析出。
依照本实施例生产的产品的发泡率随温度的不同可达到最高65倍，泡沫半衰期可达到最高85分钟。
实施例四：
选用如下重量百分比的材料制作盾构用泡沫剂，烷基糖苷15%，椰油酰基甜菜碱5%，椰子油脂肪酸单乙醇酰胺3%，乙二胺四乙酸二钠0.03%，卡松0.2及余量的水。在加热到65℃的情况下以40转/分钟的搅拌速度混合搅拌25分钟直至均匀，最后得到泡沫剂，其理化指标如下：
无色透明液体，25℃的温度下密度为1.09g/mL，pH值为7.6，25℃的温度下粘度为6.563mm2/s，并且可以与水以任意比例互溶，生物降解度大于90%，且无沉淀物析出。
依照本实施例生产的产品的发泡率随温度的不同可达到最高95倍，泡沫半衰期可达到最高98分钟。

Claims (4)

1.一种盾构用泡沫剂，其特征在于由如下重量百分比的原料组成：主发泡剂5～20%，稳泡剂3～8%，助泡剂1～8%，螯合剂0～0.4%，防腐剂0.05～0.3%以及余量的水，其中主发泡剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基糖苷中的一种，稳泡剂选用聚乙二醇和椰油酰基甜菜碱中的一种，助泡剂选用椰子油脂肪酸单乙醇酰胺和十二烷基硫酸钠中的一种；
其制备方法包括如下步骤：1）将制作所需的原料放入不锈钢釜，放完后关闭不锈钢釜；2）对不锈钢釜抽真空大于-0.4MPa；3）对不锈钢釜加热，在加热到60～70℃时，以30～50rpm的搅拌速度搅拌20～30分钟；4）取出即得成品；
所述不锈钢釜在抽真空时处于负压密闭状态。
2.如权利要求1所述的一种盾构用泡沫剂及其制备方法，其特征是：所述螯合剂选用乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种盾构用泡沫剂及其制备方法，其特征是：所述防腐剂选用卡松、戊二醛、尼泊金酯、苯氧乙醇、苯甲酸盐中的一种或者多种。
4.如权利要求1所述的一种盾构用泡沫剂及其制备方法，其特征是：所述水的用量可以在总量上增加2～3%。
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