CN113024163A - 一种触变泥浆及其减阻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触变泥浆及其减阻方法，属于混凝土材料技术领域。该触变泥浆包括以下组分：钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水，所述触变泥浆的减阻方法包括以下步骤：(1)安装触变泥浆减阻系统；(2)使用所述触变泥浆进行注浆，始发顶进25‑35m后开始注浆，注浆压力比地下水压力高15‑25kPa，第1‑3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆，注浆持续到顶管机到达为止。本发明的触变泥浆通过合理调配组成，减阻效果佳，且制备方法简单，时间短，有很好的应用前景。

Description

一种触变泥浆及其减阻方法
技术领域
本发明属于混凝土材料技术领域，尤其涉及到一种触变泥浆及其减阻方法。
背景技术
随着大直径的排水基础设施的需求日益体现，传统开槽施工因破坏道路，影响交通，污染环境、工程造价高、安全隐患大等缺点，逐渐被非开挖施工技术取代，顶管法施工是非开挖施工中一种常用方法。顶管法施工是借助于主顶油缸及中继间等的顶推力，把掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，顶进过程中需采用触变泥浆减阻。
触变泥浆减阻是减少顶进阻力的有效方法，一经触动(摇晃、搅拌、振动或通过超声波、电流)、颗粒之间的电键即遭到破坏，膨润土水溶液就随之变为流体状态，如果外界因素停止作用，水溶液又变作固体状态。该特性称作触变性，这种水溶液称为触变泥浆。触变泥浆的性能直接决定顶管工作的成与败，本发明创新点为触变泥浆的配比，目前国内还没有对触变泥浆配比进行研究，施工所用配比完全靠经验确定，无试验数据支撑，通过试验和工程实践证明使用本发明后能够大大减少顶进阻力，对顶管工程发展有着积极的意义。
中国专利申请201410741416.9公开了一种触变泥浆的减阻方法，属于土木工程技术领域。该方法首先配制减阻用的触变泥浆，该触变泥浆由钠基膨润土、羧甲基纤维素、碳酸钠、洁净水以及适量掺合剂组成；将搅拌好的触变泥浆放入储浆罐中，布置注浆孔以及连接注浆管道，然后进行注浆压力计算，选择注浆泵，最后进行注浆。该发明方法通过注浆工艺来减小管材与土壤的摩擦阻力，采用注浆工艺润滑、减阻后可以使顶距提高40％-70％，能有效地降低顶管工作中的阻力，减阻效率高。
中国专利申请201410349242.1公开了一种触变泥浆及其制备方法，旨在解决制备一种具有良好的胶体性能、触变性能和分散性能的触变泥浆的技术问题。本发明触变泥浆，以重量百分比计，其制备原料包括：钠基膨润土4-9％、纯碱0.2-0.4％、羧甲基纤维素钠CMC0.05-0.15％、聚丙烯酰胺PHP0.1-0.3％、余量为水。该制备方法包括下列步骤：选取原材料；混合搅拌；循环膨化。本发明触变泥浆具有良好的胶体性能、触变性能和分散性能，各项性能指标都能够完全满足或优于顶管施工的性能要求，且适用效果良好、适用范围广泛，制备工艺简便易操作，且制备成本较低，能够进一步节约施工成本。
目前，触变泥浆的组成通常较为复杂，且性能较好的触变泥浆的种类较少，仍需要不断研发性能更好的触变泥浆，满足非开挖施工技术的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种触变泥浆及其减阻方法，该触变泥浆通过合理调配组成，性能好，稳定性好，减阻效果佳，且制备方法简单，时间短。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种触变泥浆，包括以下组分：钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水。
优选的，钠基膨润土和聚脲的重量比为400-600：15-45，进一步优选为530:20。
优选的，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：300-800钠基膨润土、20-50份羧甲基纤维素钠、10-50份聚脲、5-30份月桂酸和2000-3000份水。
进一步优选的，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：400-600份钠基膨润土、25-45份羧甲基纤维素钠、15-45份聚脲、10-25份月桂酸和2200-2800份水。
最优选的，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：530份钠基膨润土、35份羧甲基纤维素钠、20份聚脲、15份月桂酸和2500份水。
另一方面，本发明提供上述触变泥浆的制备方法，包括以下步骤：
将配方用量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水混合，搅拌，流入储浆罐静置8-12小时，使其充分吸收，膨润成胶体，即得触变泥浆。
优选的，静置时间为10小时。
再一方面，本发明提供上述触变泥浆的减阻方法，包括以下步骤：
(1)安装触变泥浆减阻系统；
(2)使用上述触变泥浆进行注浆，始发顶进25-35m后开始注浆，注浆压力比地下水压力高15-25kPa，第1-3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆，注浆持续到顶管机到达为止。
优选的，步骤(1)中，所述触变泥浆减阻系统中，注浆主管管径与注浆泵出口管径一致，并分段设置球阀；每个注浆孔安装单向阀；每组支管单独设置球阀；顶管机后面第1-3节管安装注浆管；沿管道轴线方向布置注浆管，在顶管预留注浆孔处的截面上布置环形注浆管，预留注浆孔纵向间距设置为16m，每组压浆孔在截面上设3个，沿管道环周均匀布置。注浆管如附图1、2所示。
优选的，步骤(2)中，使用上述触变泥浆进行注浆，始发顶进30m后开始注浆，注浆压力比地下水压力高20kPa，第1-3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆，注浆持续到顶管机到达为止。
本发明的有益效果是：
本发明的触变泥浆通过合理调配组成，稳定性好，减阻效果佳，且制备方法简单，时间短。
附图说明
图1为本发明注浆管纵断面图，图中，1-注浆孔，2-环形注浆管，3-阀门，4-注浆管，5-顶管；
图2为本发明注浆管横断面图，图中，1-注浆孔，2-环形注浆管，3-阀门，4-注浆管，5-顶管。
具体实施方式
以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本申请要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本申请的发明作出多种改变和修饰，而其也应当属于本申请要求保护的范围之中。
下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。所用聚脲为陶氏聚脲85AK。
实施例1-6
实施例1-6的组成如下表所示：
表1.
Figure BDA0003063885410000041
实施例1-6组成按照以下方法制备成触变泥浆：
采用机械搅拌桶把配方用量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水进行搅拌，然后流入储浆罐静置10小时，使其充分吸收，膨润成胶体。即得触变泥浆。
对比例1-3
与实施例1不同的是，对比例1-3组成如下表所示：
表2.
Figure BDA0003063885410000042
结果检验：
粘度：采用漏斗粘度计配合秒表测量试件黏度；稳定性：观察24h内从浆液中离析出来的水分量；滤失性：采用打气筒滤失仪测量；分散性：2800r/min转速搅拌，记录成为均匀的泥浆胶体所需时间；静切力：泥浆静切力计。
表3.
Figure BDA0003063885410000051
从表3可以看出，本申请实施例制备的触变泥浆，粘度、稳定性、比重等性能均符合需求，同时易分散、保水性能好，静切力高，实现了综合性能的提高。对比例1和2显示聚脲和月桂酸均会一定程度影响产品性能，对比例3显示，钠基膨润土和聚脲的重量比应在400-600：15-45之间，才能取得最优的性能。
表4.
Figure BDA0003063885410000061
表4结果表明，本申请实施例制备的触变泥浆，明显降低了最大摩阻力，提高了减阻性能。
触变泥浆减阻实例
(1)注浆泵选用G35-3型螺杆注浆泵，配合采用高速搅拌筒、储浆槽。注浆泵相关参数见下表：
表5.
Figure BDA0003063885410000062
总管采用G50钢管，与注浆泵出口管径一致。支管采用φ25耐压橡胶管，在每个注浆孔应设球阀，在机尾和管路应设置压力表。
预留注浆孔纵向间距设置为16m(4根管道的长度)，每组压浆孔在截面上设3个，分别为管道顶部和管道两边。
(2)按照实施例1记载的方法配制触变泥浆。
(3)泥浆搅拌桶和压浆泵根据注浆量和注浆压力选用，靠近泥浆池安装；注浆主管管径与注浆泵出口管径一致，并分段设置球阀；每个注浆孔安装单向阀；每组支管单独设置球阀；顶管机后面第1-3节管安装注浆管，后续管节按需要设置。沿管道轴线方向布置注浆管，在顶管预留注浆孔处的截面上布置环形注浆管，预留注浆孔纵向间距设置为16m，每组压浆孔在截面上设3个，沿管道环周均匀布置。触变泥浆系统注浆管安装布置见图1、图2。
(3)始发顶进30m后开始注浆；注浆压力比地下水压力高20kPa；第1-3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆；注浆持续到顶管机到达为止。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触变泥浆，其特征在于，包括以下组分：钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水。
2.根据权利要求1所述触变泥浆，其特征在于，所述钠基膨润土和聚脲的重量比为400-600：15-45。
3.根据权利要求2所述触变泥浆，其特征在于，所述钠基膨润土和聚脲的重量比为530:20。
4.根据权利要求1所述触变泥浆，其特征在于，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：300-800钠基膨润土、20-50份羧甲基纤维素钠、10-50份聚脲、5-30份月桂酸和2000-3000份水。
5.根据权利要求4所述触变泥浆，其特征在于，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：400-600份钠基膨润土、25-45份羧甲基纤维素钠、15-45份聚脲、10-25份月桂酸和2200-2800份水。
6.根据权利要求1所述触变泥浆，其特征在于，所述触变泥浆按照重量份，包括以下组分：530份钠基膨润土、35份羧甲基纤维素钠、20份聚脲、15份月桂酸和2500份水。
7.根据权利要求1-6任一项所述触变泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方用量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、聚脲、月桂酸和水混合，搅拌，流入储浆罐静置8-12小时，使其充分吸收，膨润成胶体，即得触变泥浆。
8.一种触变泥浆的减阻方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)安装触变泥浆减阻系统；
(2)使用权利要求1-6任一项所述触变泥浆进行注浆，始发顶进25-35m后开始注浆，注浆压力比地下水压力高15-25kPa，第1-3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆，注浆持续到顶管机到达为止。
9.根据权利要求8所述的减阻方法，其特征在于，步骤(1)中，所述触变泥浆减阻系统中，注浆主管管径与注浆泵出口管径一致，并分段设置球阀；每个注浆孔安装单向阀；每组支管单独设置球阀；顶管机后面第1-3节管安装注浆管；沿管道轴线方向布置注浆管，在顶管预留注浆孔处的截面上布置环形注浆管，预留注浆孔纵向间距设置为16m，每组压浆孔在截面上设3个，沿管道环周均匀布置。
10.根据权利要求8所述的减阻方法，其特征在于，步骤(2)中，使用上述触变泥浆进行注浆，始发顶进30m后开始注浆，注浆压力比地下水压力高20kPa，第1-3节保持顶进连续注浆，后端采用循环式间断补浆，注浆持续到顶管机到达为止。
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