CN109971483A

CN109971483A - 一种耐压盾构泡沫剂

Info

Publication number: CN109971483A
Application number: CN201910246711.XA
Authority: CN
Inventors: 赵汝鸣; 韩建国; 高玉荣; 闻和咏; 董武卿; 张春文; 康铁兵
Original assignee: Shenyang Shanmeng Xin Building Materials Co Ltd; ZHONGHAO (DALIAN) CHEMICAL RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: Shenyang Shanmeng Xin Building Materials Co Ltd; ZHONGHAO (DALIAN) CHEMICAL RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-07-05

Abstract

本发明公开了一种盾构机用泡沫剂。主要是解决盾构机在掘进过程中在土压仓压力较高情况下改良渣土的要求。该泡沫剂按重量百分比计算，含有发泡剂10.0～15.0%，水质稳定剂0.1～0.3%，稳泡剂1.2～3.0%，抗压剂1.0～3.0%，水32.0～90.5%。本发明的盾构机用泡沫剂，实现在较高压力条件下，产生的泡沫也能保持长时间的稳定，产品能很好地满足土压平衡盾构机掘进过程中改良渣土的要求。

Description

一种耐压盾构泡沫剂

技术领域

本发明属于材料技术领域，本发明尤其涉及一种盾构施工用耐压泡沫剂。背景技术

近年来，各大城市为了缓解和改善交通紧张状况，积极发展地下轨道交通。地铁隧道施工经常用到土压平衡盾构技术。盾构法属于暗挖法施工，是一种全机械化的施工方法，与传统开挖爆破的施工方法相比，具有快速、优质、经济、安全等方面的优点。盾构机是由刀盘来切削土体来实现向前掘进这一过程的，盾构掘进施工中会遇到刀头润滑、土仓压力失衡、泥浆结饼等诸多的问题，为解决这些问题，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。而在施工中地下水，渣土会在土压仓中产生较高的压力，过高的压力会使泡沫破裂，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渣土的要求。所产生的泡沫在较高压力条件下也能保持良好的发泡率和半衰期。

本发明的盾构机专用泡沫剂其按重量百分比计算，含有发泡剂10.0～15.0%，水质稳定剂 0.1～0.3%，稳泡剂1.2～3.0%，抗压剂1.0～3.0%，水32.0～90.5%。

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：

发泡剂：选用阴离子表面活性剂，如K12, AOS, AES等，阴离子表面活性剂是目前国内外最为普遍常用的发泡体原料,阴离子表面活性剂发泡率高，泡沫丰富，细腻,生物降解性好。

水质稳定剂：选用EDTA-2Na又叫做乙二胺四乙酸二钠，是化学中一种良好的配合剂，用于络合金属离子，改善水的硬度。

稳泡剂：选用聚乙二醇，具有显著的增稠、稳泡性能，能够在较高压力的条件下，延长泡沫的稳定时间；

抗压剂：选用水溶性硅树脂，可与水任意比例相溶，且粘度低、固含量高、气味小，在泡沫液膜能够形成较坚韧的网状结构，使泡沫具有较强的抗压能力，同时与其他表面活性剂相配，显著提高体系的稳定性，保证泡沫在较高压力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，在较高压力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渣土的要求，能够降低渣土的透水性，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，切削后的渣土具有良好的塑性流动性，本发明土压平街式盾构用发泡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：

AES： 5.0g，

K12： 7.0g，

EDTA-2Na： 0.1g，

聚乙二醇： 2.3g，

水溶性硅树脂： 1.4g，

水： 84.2g。

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2

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：

AOS： 6.0g，

K12： 8.0g，

EDTA-2Na： 0.2g，

聚乙二醇： 2.9g，

水溶性硅树脂： 2.2g，

水： 80.7g。

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：

AES： 7.0g，

AOS： 7.0g，

EDTA-2Na： 0.3g，

聚乙二醇： 1.7g，

水溶性硅树脂： 3.0g，

水： 81.0g。

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：

AOS： 3.0g，

K12： 10.0g，

EDTA-2Na： 0.2g，

聚乙二醇： 2.5g，

水溶性硅树脂： 2.5g，

水： 81.8g。

实施例5

配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：

AOS： 3.0g，

K12： 10.0g，

EDTA-2Na： 0.2g，

聚乙二醇： 2.5g，

水： 84.3g。

此例为对比例，此例中不加抗压剂，除水外，其它组份含量与实施例4一致。

实施例6

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组为实施例5，即对比例，并分别标号。将各组样品用自来水按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）	144	147	157	155	156
						发泡率	13.89	13.61	12.74	12.90	12.82

表一泡沫剂发泡率比较

从表一中可以看出，本发明实施例1~5的泡沫剂发泡率相差不大，说明在同等发泡条件下，本发明的泡沫剂发泡性能与对比样品是一致的。

2、高压稳定性实验

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。

将新发生的泡沫移入加压半衰期测试罐中，将罐体密封后，加压到4Mp，测试泡沫的加压半衰期。

经测定，泡沫的加压半衰期如表二所示

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						半衰期	8分43秒	9分02秒	8分55秒	8分48秒	4分37秒

表二泡沫剂加压半衰期比较

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加压半衰期均长于对比例的半衰期，说明在较高压力条件下，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

1.一种耐压盾构泡沫剂，其特征在于：按重量百分比计算，含有发泡剂10.0～15.0%，水质稳定剂 0.1～0.3%，稳泡剂1.2～3.0%，抗压剂1.0～3.0%，水32.0～90.5%。

2.根据权利要求1所述的一种耐压盾构泡沫剂，其特征在于：所述抗压剂为水溶性硅树脂。