CN114656970A - 一种减阻触变泥浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减阻触变泥浆及其制备方法，所述减阻触变泥浆，由以下组分组成：钠基膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠、酰胺蜡、可再分散性乳胶粉和水。所述制备方法，包括以下步骤：S1、将配方量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和水混合搅拌；S2、再加入配方量的纯碱、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉混合搅拌、静置，即得所述减阻触变泥浆。本发明通过各组分间的相互作用改善了触变泥浆的整体性能，可以有效减少顶进过程中管体四周的摩擦阻力，增加一次顶进长度，减少中继环的使用，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明属于顶管施工技术领域，具体涉及一种减阻触变泥浆及其制备方法。
背景技术
触变泥浆是一种具备特殊矿物结构和触变性能的减阻材料，在顶管施工过程中，其犹如人体的血液，充满于管道和土体之间的2～5icm环形空间，一方面可以将顶进管道与土体之间的干摩擦转换为液体摩擦，从而减小顶进的摩阻力；另一方面可以填补管道与土体之间产生的空隙，从而起到减小土体变形和支撑地层的作用。触变泥浆主要由膨润土、纯碱、CMC和其他外加剂组成。将以上材料按一定配比溶于水中使其成为泥浆溶液，静止时泥浆呈胶凝状态，一经外界扰动就变成流体状态，而外界因素停止作用后，水溶液又变为胶凝状态，该性能即为触变泥浆特有的触变性，该性能使得其较好地发挥减阻作用，大大提高顶管施工的效率。
在顶管施工中，注浆减阻是非常重要的一个环节，它是顶管成功与否的关键。如果注入的减阻泥浆能在管道外周形成有效的减阻泥浆套，可以大大减小管壁与土层之间的摩阻力，有效降低顶进的顶力，增加单程顶进的长度、减少中继间的用量，也可以减少工作井与接收井的数量，从而有效的降低工程成本。
CN104150822A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，其触变泥浆，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CMC 0.05-0.15％、聚丙烯酰胺PHP 0.1-0.3％、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。
CN108102619A公开了一种减阻泥浆及其制备与使用方法。该减阻泥浆包括膨润土，碱性无机物，聚丙烯酰胺和水；按质量比，膨润土：碱性无机物：聚丙烯酰胺：水＝(290-295):(4-5):1:(645-655)；碱性无机物为碳酸钠和/或氢氧化钠。本发明的顶管减阻泥浆的保水性能、成套性能、支护性能、耐久性能优异，可用于顶管及盾构，尤其适用顶力较大的情况，在使用过程中注浆的频率大大降低，并且在顶进时能够有效形成泥浆套，大大降低的管道外壁的摩阻力，降低了顶进的顶力，减小了刀盘扭矩及工作电流，降低了顶管设备的损耗。
CN113024163A公开了一种触变泥浆及其减阻方法，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。该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。
随着我国城镇化建设进程的不断推进，顶管施工正越来越广泛地应用于城市综合管网顶管、沉井、钻孔等建设工程当中，由于受到土体的摩擦阻力影响，一定程度上制约了施工速度，甚至造成施工无法进行下去。如何有效地减小顶管施工中的摩擦阻力、提高顶管施工工效，是一项重要的研究课题。研发一种性能更优的触变泥浆，满足顶管施工的需求具有重要的意义。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种减阻触变泥浆及其制备方法，该减阻触变泥浆的性能好，可以有效减少顶进过程中管体四周的摩擦阻力，增加一次顶进长度，减少中继环的使用，提高施工效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种减阻触变泥浆，由以下组分组成：钠基膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠、酰胺蜡、可再分散性乳胶粉和水。
优选地，所述减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8-9.5％、纯碱0.3-0.4％、羧甲基纤维素钠0.18-0.22％、酰胺蜡0.04-0.08％、可再分散性乳胶粉0.1-0.15％和水余量。
进一步优选地，所述钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8-9：0.05-0.07：0.12-0.14。
更进一步优选地，所述钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8.2：0.06：0.13。
最优选地，所述减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8.2％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.06％、可再分散性乳胶粉0.13％和水余量。
本发明还提供了上述减阻触变泥浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和水混合搅拌；
S2、再加入配方量的纯碱、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉混合搅拌、静置，即得所述减阻触变泥浆。
优选地，步骤S2中所述静置的时间为10-14h。
本发明还提高了上述减阻触变泥浆在顶管施工中的应用。
本发明还提供了一种顶管施工的减阻方法，包括以下步骤：依照先压后顶，边顶边压的原则，在管道外壁压注上述减阻触变泥浆。
优选地，所述顶管施工中注浆孔布置为：工具头后3节管各设一道，此后每间距5-10m设一道补浆孔(间隔2-4节管道)。
本发明的有益效果为：
本发明的减阻触变泥浆由钠基膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠、酰胺蜡、可再分散性乳胶粉和水组成，通过各组分间的相互作用改善了触变泥浆的整体性能，可以有效减少顶进过程中管体四周的摩擦阻力，增加一次顶进长度，减少中继环的使用，提高施工效率。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。本实施所用酰胺蜡，购自昆山市雅旸化工有限公司，所述钠基膨润土，购自拓亿新材料(广州)有限公司，型号为RX-511。
为了进一验证本发明的技术效果，本发明对制备的减阻触变泥浆进行了性能测试,结果如表1所示。
表1减阻触变泥浆性能
其中，
实施例1的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8.2％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.06％、可再分散性乳胶粉0.13％和水余量。
实施例2的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8％、纯碱0.4％、羧甲基纤维素钠0.22％、酰胺蜡0.08％、可再分散性乳胶粉0.15％和水余量。
实施例3的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土9.5％、纯碱0.3％、羧甲基纤维素钠0.18％、酰胺蜡0.04％、可再分散性乳胶粉0.1％和水余量。
实施例4的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.07％、可再分散性乳胶粉0.14％和水余量。
实施例5的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土9％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.05％、可再分散性乳胶粉0.12％和水余量。
对比例1的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8.2％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.19％和水余量。
对比例2的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8.2％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、可再分散性乳胶粉0.19％和水余量。
对比例3的减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8％、纯碱0.5％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.1％、可再分散性乳胶粉0.05％和水余量。
上述减阻触变泥浆的制备方法为：将配方量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和水在搅拌桶内搅拌，混合均匀；再加入配方量的纯碱、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉，搅拌均匀后，静置12h，即可。
由表1可知，本发明的减阻触变泥浆的综合性能较好，泥饼黏附系数均较常规的触变泥浆(膨润土+纯碱+羧甲基纤维素钠+水)低，具有较好的润滑减阻效果。同时，通过实施例1、4和5发现，当钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8-9：0.05-0.07：0.12-0.14时，润滑减阻效果较好，钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8.2：0.06：0.13时最佳。
工程应用方面
何屋涌黑臭河涌整治工程中，塘园中路(富国路～富民路段)、富强路(塘园中路～城北路)、富宁路(塘园中路东侧)、富民路(沙园路～城北路)、城北路(富强路～富民路段)、增城英才学校小学部东侧(富强路)、广丰东路，一环东路，地层为淤泥质土，采用泥水平衡式顶管机，对管径为DN800的管道进行顶进，依照先压后顶，边顶边压的原则，在管道外壁压注上述实施例和对比例的减阻触变泥浆，所述顶管施工中注浆孔布置为：工具头后3节管各设一道，此后每间距10m设一道补浆孔(间隔4节管道)。顶管机的具体参数如表2，顶管效率如表3所示。
表2顶管机参数
表3顶管效率
| m/日 | |
| 实施例1 | 18 |
| 实施例2 | 12 |
| 实施例3 | 13 |
| 实施例4 | 15 |
| 实施例5 | 16 |
| 对比例1 | 10 |
| 对比例2 | 9 |
| 对比例3 | 11 |
由表3可知，本发明减阻触变泥浆通过各组分间的相互作用改善了触变泥浆的整体性能，可以有效减少顶进过程中管体四周的摩擦阻力，增加一次顶进长度，减少中继环的使用，提高施工效率。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种减阻触变泥浆，其特征在于，由以下组分组成：钠基膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠、酰胺蜡、可再分散性乳胶粉和水。
2.根据权利要求1所述的减阻触变泥浆，其特征在于，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8-9.5％、纯碱0.3-0.4％、羧甲基纤维素钠0.18-0.22％、酰胺蜡0.04-0.08％、可再分散性乳胶粉0.1-0.15％和水余量。
3.根据权利要求1所述的减阻触变泥浆，其特征在于，所述钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8-9：0.05-0.07：0.12-0.14。
4.根据权利要求3所述的减阻触变泥浆，其特征在于，所述钠基膨润土、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉的质量比为8.2：0.06：0.13。
5.根据权利要求3所述的减阻触变泥浆，其特征在于，所述减阻触变泥浆，由以下质量分数的组分组成：钠基膨润土8.2％、纯碱0.35％、羧甲基纤维素钠0.2％、酰胺蜡0.06％、可再分散性乳胶粉0.13％和水余量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的减阻触变泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将配方量的钠基膨润土、羧甲基纤维素钠和水混合搅拌；
S2、再加入配方量的纯碱、酰胺蜡和可再分散性乳胶粉混合搅拌、静置，即得所述减阻触变泥浆。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述静置的时间为10-14h。
8.根据权利要求1-5任一项所述的减阻触变泥浆在顶管施工中的应用。
9.一种顶管施工的减阻方法，其特征在于，包括以下步骤：依照先压后顶，边顶边压的原则，在管道外壁压注权利要求1-5任一项所述的减阻触变泥浆。
10.根据权利要求9所述的减阻方法，其特征在于，顶管施工过程中注浆孔布置为：工具头后3节管各设一道，此后每间距5-10m设一道补浆孔。
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