CN106753408A - 一种新型盾构泡沫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型盾构泡沫剂，包括：按重量份计，至少包括：十二烷基硫酸钠5～10份；十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠1～10份；月桂醇聚氧乙烯醚0.1～10份；异构十三醇聚氧乙烯醚0.1～10份；氯化钠0.1～10份；水80～100份。本发明提供的新型盾构泡沫剂具有优异发泡性能及稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工建筑领域，更具体地，本发明涉及一种新型盾构泡沫剂。
背景技术
盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。目前，土压平衡盾构目前己经成为我国城市地铁施工法的中的主流，而泡沫改良剂作为一种优秀的土体改良剂，在土压平衡盾构的土体改良技术中占据了主导地位，由于其集中了实用性和经济性与一体，具有广阔的应用前景。
对于土压平衡盾构中使用的泡沫剂，稳定性是一项至关重要的性能。当泡沫剂用于盾构过程，根据盾构现场施工，发泡系统发出泡沫，与土体混合改良，有一个时间间隔，大概为2～3min的时间。因此，盾构用气泡必须有一定的稳定性，在与开挖土体混合之前不至过量衰变破灭，失去对开挖土改良的目的，但目前的泡沫剂虽然具有优异的发泡性能，但泡沫的稳定性很难满足要求。另一方面，由于在30～45℃温度下的泡沫的稳定性更差，亟待开发出一种既具有优异的发泡性能，又在30～45℃下具有优异稳泡性能的新型盾构泡沫剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型盾构泡沫剂。
为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
一种新型盾构泡沫剂，包括：按重量份计，至少包括：
作为一种优选的技术方案，按重量份计，至少包括：
作为一种优选的技术方案，新型盾构泡沫剂还包括稳泡剂。
作为一种优选的技术方案，所述稳泡剂为纳米羟基磷灰石或纳米碳酸钙中的一种或两种。
作为一种优选的技术方案，所述稳泡剂的平均粒径范围为10～60nm。
作为一种优选的技术方案，所述稳泡剂的平均粒径范围为40～50nm。
作为一种优选的技术方案，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.01～0.05)。
作为一种优选的技术方案，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.02～0.04)。
本发明第二方面提供了一种新型盾构泡沫剂的制备方法，包括：
(1)将十二烷基硫酸钠、十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于水中，搅拌共混；
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至35～55℃，依次加入氯化钠、稳泡剂、月桂醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
本发明第三方面提供了一种所述的新型盾构泡沫剂在盾构施工中的应用。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
一种新型盾构泡沫剂，包括：按重量份计，至少包括：
作为一种优选的技术方案，按重量份计，至少包括：
十二烷基硫酸钠：
十二烷基硫酸钠是一种阴离子表面活性剂，属于硫酸酯类表面活性剂的典型代表，简称SDS，又叫AS、K12、椰油醇硫酸钠，月桂醇硫酸钠、发泡剂。十二烷基硫酸钠是一种白色或淡黄色微粘物，工业上常用于洗涤剂和纺织工业，属阴离子表面活性剂。易溶于水，与阴离子、非离子复配伍性好，具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。
十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠
十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠又名月桂醇聚醚硫酸酯钠，英文缩写:AES，是一种白色或浅黄色凝胶状膏体或者无色或浅黄色液体。
月桂醇聚氧乙烯醚
月桂醇聚氧乙烯醚的具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶功能，且起泡力强，易漂洗，去污力优异；是表面活性剂中对皮肤刺激性最低的品种之一。
异构十三醇聚氧乙烯醚
异构十三醇聚氧乙烯醚易分散或溶于水，具有优良的润湿性，渗透性和乳化性。在前处理配方中添加少量的本品，就可获得极佳的精练效果。
氯化钠
氯化钠(Sodium chloride)，化学式NaCl，无色立方结晶或细小结晶粉末，味咸。外观是白色晶体状，其来源主要是海水，是食盐的主要成分。易溶于水、甘油，微溶于乙醇(酒精)、液氨；不溶于浓盐酸。不纯的氯化钠在空气中有潮解性。稳定性比较好，其水溶液呈中性，在本泡沫剂中，氯化钠起到的作用主要为增稠的作用。
作为一种优选的技术方案，所述新型盾构泡沫剂还包括稳泡剂。
稳泡剂
泡沫是一种气体在液体中的分散体系，气体为分散相，液体为分散介质。泡沫体系具有较大的界面面积和较高的表面能，具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势，因此泡沫是热力学不稳定体系。根据热力学原理可知，纯液体是难以形成气泡的，除非有稳定剂存在。稳泡剂是指能够提高气泡稳定性，延长泡沫破灭半衰期的物质。
作为一种优选的技术方案，本发明所述稳泡剂为纳米羟基磷灰石或纳米碳酸钙中的一种或两种。
纳米羟基磷灰石
羟基磷灰石是磷灰石中含氢氧根的纯正端元(endmember)，羟基磷灰石的晶系为六方晶系，羟基磷灰石晶体为六方晶系，属L6PC对称型和P63/m空间群，其结构为六角柱体，比重为3.08，摩氏硬度为5。纯的羟基磷灰石粉末是白色，但天然的羟基磷灰石会夹杂着棕色、黄色或绿色。
本发明所述的羟基磷灰石购买自国药集团化学试剂有限公司。羟基磷灰石性状白色结晶性粉末，为人工合成的磷酸钙类结晶的无机吸附剂，不溶于水和有机溶剂。对购买来的羟基磷灰石进行预处理，本发明在制备泡沫剂中添加的纳米羟基磷灰石，均为经过预处理的纳米羟基磷灰石。预处理的方法为采用研磨机将羟基磷石灰研磨至平均粒径范围为10～60nm，进一步优选为40～50nm。
作为一种更为优选的技术方案，本发明所述稳泡剂为改性纳米羟基磷灰石。
本发明采用磺酸钠基团改性纳米羟基磷灰石，使改性后的纳米羟基磷灰石取得了意料不到的稳泡效果。
将干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中活化，加入到含有甲苯、苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌，反应过程中产生的氯化氢用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用甲苯、丙酮和甲醇洗涤烘干后得前驱体。将烘干后前驱体放入烧杯中，加入浓硫酸，磺化，然后加入氢氧化钠溶液，即得改性纳米羟基磷灰石。
泡沫剂中的加入稳泡剂纳米羟基磷灰石，对于泡沫的稳定起到了优异的效果，纳米羟基磷石灰由于具有颗粒细小，加之其自身结构的特点，使泡沫体系中的表面活性剂会有一部分吸附在颗粒表面，导致起泡体积稍有下降，但这种吸附作用较弱，所以随着纳米羟基磷灰石的加入，起泡体积基本保持恒定。同时在羟基磷灰石周围会形成水化层，气泡周围也存在水化层，在体系溶液的运动和表面间引力的作用下，羟基磷灰石粘附在气泡的外壁上，形成一层致密、相互交错的保护层，羟基磷灰石夹在气泡间成为气泡相互合并的障碍，减缓了泡沫的破灭，当羟基磷灰石形成的保护层相互连接时，形成的这种骨架结构更能支撑、保护内部的气泡少受外力的影响，泡沫的稳定性随之提高。改性的纳米羟基磷灰石，引入的磺酸钠基团增强了其在油水界面的相容性，使得其在界面上更易形成平衡的保护膜，进一步提升了泡沫的稳定性，尤其在温度30～45℃时对于泡沫的稳定效果更为优异。
纳米碳酸钙
纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。
本发明采用的纳米碳酸钙，购买自新乡市源丰钙业有限公司，碳酸钙含量≥98％。
作为一种优选的技术方案，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.01～0.05)。
作为一种优选的技术方案，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.02～0.04)。
本发明第二方面提供了一种新型盾构泡沫剂的制备方法，包括：
(1)将十二烷基硫酸钠、十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于水中，搅拌共混；
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至35～55℃，依次加入氯化钠、稳泡剂、月桂醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
本发明第三方面提供了一种所述的新型盾构泡沫剂在盾构施工中的应用。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明所述的原料没有特殊说明均为市售。
实施例1
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至35℃，依次加入0.5g氯化钠、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例2
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g纳米碳酸钙(平均粒径为20nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例3
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将6g十二烷基硫酸钠、3g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至40℃，依次加入1g氯化钠、0.12g纳米羟基磷灰石(平均粒径为15nm)、1g月桂醇聚氧乙烯醚、3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例4
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例5
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g纳米羟基磷灰石(平均粒径为40nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例6
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g纳米羟基磷灰石(平均粒径为50nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例7
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g纳米羟基磷灰石(平均粒径为60nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例8
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.01g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为40nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例9
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.25g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为40nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例10
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.20g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例11
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将5g十二烷基硫酸钠、1g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.5g氯化钠、0.15g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为25nm)、0.5g月桂醇聚氧乙烯醚、0.3g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例12
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将6g十二烷基硫酸钠、5g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.8g氯化钠、0.18g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为25nm)、0.8g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例13
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将8g十二烷基硫酸钠、7g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入0.4g氯化钠、0.20g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、1g月桂醇聚氧乙烯醚、2g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例14
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将10g十二烷基硫酸钠、10g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入2.0g氯化钠、0.40g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、5g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例15
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将10g十二烷基硫酸钠、10g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入2.0g氯化钠、0.40g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为40nm)、5g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例16
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将10g十二烷基硫酸钠、10g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入2.0g氯化钠、0.40g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为35nm)、5g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例17
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将8g十二烷基硫酸钠、4g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入2.0g氯化钠、0.40g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为35nm)、5g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例18
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将7g十二烷基硫酸钠、4g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入3.0g氯化钠、0.21g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为20nm)、4g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例19
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将6g十二烷基硫酸钠、3g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入1.5g氯化钠、0.20g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、4g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
实施例20
改性纳米羟基磷灰石
将10g干燥后的纳米羟基磷灰石在马弗炉中250℃活化2h，加入到含有150ml甲苯、6.5g苯基三氯硅烷三口烧瓶中，回流搅拌25h，反应过程中产生的HCl用氢氧化钠溶液吸收；反应结束后过滤，依次用100ml甲苯、100ml丙酮和50ml甲醇洗涤烘干后得前驱体。取5g烘干后前驱体放入烧杯中，逐滴加入8ml98％的浓硫酸，100℃下磺化2小时后，降低温度至40℃然后加入质量分数10％氢氧化钠溶液至溶液PH＝7，即得改性纳米羟基磷灰石。
新型盾构泡沫剂的制备方法
(1)将6g十二烷基硫酸钠、3g十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于100g水中，搅拌共混。
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至45℃，依次加入1.5g氯化钠、0.30g改性纳米羟基磷灰石(平均粒径为30nm)、4g月桂醇聚氧乙烯醚、1g异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
对比例1
市售泡沫剂，购买自东莞市添顺通隧道建设材料有限公司，型号TST-018。
性能测试
发泡率的测定：将实施例与对比例中配置好的泡沫剂加入到量杯中，用室内发泡装置将预先配好的泡沫剂溶液发泡，用量杯记录来记录气泡体积。
发泡率＝气泡体积÷泡沫剂体积
稳泡性能测试：在30～45℃的时间段内分别取30℃，35℃，40℃，45℃的条件下测定泡沫剂的稳泡性能，并取平均值记录在表1中。稳泡性能通过泡沫消泡率来评价，消泡率为50％所对应的时间称为气泡的“半衰期”。
表1 性能测试结果
通过表1的实施例与对比例的性能测试得到如下结论：
泡沫剂中的加入稳泡剂，对于泡沫的稳定起到了优异的效果，稳泡剂由于具有颗粒细小，加之其自身结构的特点，使泡沫体系中的表面活性剂会有一部分吸附在颗粒表面，导致起泡体积稍有下降，但这种吸附作用较弱，所以随着稳泡剂的加入，起泡体积基本保持恒定。同时在稳泡剂周围会形成水化层，气泡周围也存在水化层，在体系溶液的运动和表面间引力的作用下，稳泡剂粘附在气泡的外壁上，形成一层致密、相互交错的保护层，稳泡剂夹在气泡间成为气泡相互合并的障碍，减缓了泡沫的破灭，当稳泡剂的保护层相互连接时，形成的这种骨架结构更能支撑、保护内部的气泡少受外力的影响，泡沫的稳定性随之提高。
Claims (10)
1.一种新型盾构泡沫剂，其特征在于，按重量份计，至少包括：
2.根据权利要求1所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，按重量份计，至少包括：
3.根据权利要求1或2所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述新型盾构泡沫剂还包括稳泡剂。
4.根据权利要求3所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述稳泡剂为纳米羟基磷灰石或纳米碳酸钙中的一种或两种。
5.根据权利要求3所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述稳泡剂的平均粒径范围为10～60nm。
6.根据权利要求5所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述稳泡剂的平均粒径范围为40～50nm。
7.根据权利要求3所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.01～0.05)。
8.根据权利要求7所述的新型盾构泡沫剂，其特征在于，所述新型盾构泡沫剂中十二烷基硫酸钠与所述稳泡剂的质量比为1：(0.02～0.04)。
9.一种新型盾构泡沫剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将十二烷基硫酸钠、十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶于水中，搅拌共混；
(2)将步骤(1)中的液体混合物加热至35～55℃，依次加入氯化钠、稳泡剂、月桂醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，即得。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的新型盾构泡沫剂在盾构施工中的应用。
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