本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，本發(fā)明涉及一種土壓平衡式盾構(gòu)施工用泡沫劑。
背景技術(shù)：
：目前中國(guó)地鐵工程建設(shè)迅猛發(fā)展，地鐵隧道施工經(jīng)常用到土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)，這一技術(shù)的關(guān)鍵是要土體保持塑性流動(dòng)狀態(tài)，在施工中通常是向盾構(gòu)機(jī)內(nèi)注入一定的泡沫對(duì)土體進(jìn)行改良。地下土層的結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，在以砂土為主的地層施工時(shí)，由于地層滲透系數(shù)大，地下水易從開(kāi)挖面滲入，導(dǎo)致開(kāi)挖面失穩(wěn)和螺旋輸送機(jī)口噴涌發(fā)生，從而影響盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)；砂土之間結(jié)合力不強(qiáng)，容易分散，在渣土的傳輸過(guò)程中，發(fā)生散落、塌陷，從而減緩渣土的排放，影響掘進(jìn)工作效率?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)外所研究和生產(chǎn)的泡沫劑均為通用型泡沫劑，并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)砂土的專(zhuān)用型泡沫劑，也沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供了一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)專(zhuān)用泡沫劑，產(chǎn)品能很好地滿足土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中改良砂土的要求。主要是添加了增粘劑，利用自身的增粘、增稠性質(zhì)，改變所產(chǎn)生泡沫的性能，使所發(fā)泡沫液膜的粘性和粘度變大，泡沫的粘性增強(qiáng)，能夠使改良后的砂土具有更高的可塑性；液體粘度大，不易流動(dòng)，阻礙了液膜排液，其厚度變小的速率減慢，延緩了液膜破裂，從而使泡沫的穩(wěn)定性提高。本發(fā)明所述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑其按重量百分比計(jì)算，由以下組份組成：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）4.0%～8.0%，α-烯烴磺酸鈉3.0%～6.0%，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉1.5%～8.5%，增粘劑0.2%～1.5%，甘油2.0%～3.5%，水72.5%～89.3%。本發(fā)明所述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑，其中增粘劑選用聚乙烯醇，其聚合度為1650~1850，醇解度為76％~89％。本發(fā)明所述產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑的制備方法是：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約50%的水和全部的甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入增粘劑，待增粘劑完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無(wú)色或淡黃色透明的水溶性液體。在上述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑中：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）是天然脂肪醇與環(huán)氧乙烷加成物，是一種可生物降解性，環(huán)境友好，對(duì)皮膚的低刺激性，對(duì)酸、堿溶液和硬水都較穩(wěn)定的非離子表面活性劑，具有均勻的起泡性能，能與各種陰離子、陽(yáng)離子、非離子表面活性劑以及其他助劑組合使用，從而獲得協(xié)同效應(yīng)和高性能產(chǎn)品。α-烯烴磺酸鈉是一種陰離子型表面活性劑，有較好的發(fā)泡力，在硬水和軟水兩種條件下發(fā)泡力變化不大。n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉是一種兩性表面活性劑,具有良好的耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和電解質(zhì)性能,具有優(yōu)異的泡沫力及泡沫穩(wěn)定性，能與各種類(lèi)型表面活性劑配伍，生成的泡沫豐富、細(xì)膩、非常穩(wěn)定。聚乙烯醇是一種用途廣泛的水溶性高分子聚合物，其物理性質(zhì)受聚合度、醇解度的影響，本發(fā)明選用聚合度為1650~1850，醇解度為76％~89％的聚乙烯醇，可以用于制造水溶性膠粘劑，具有顯著的增粘、增稠性能，能夠增加泡沫粘性、延長(zhǎng)泡沫的穩(wěn)定時(shí)間，屬于一種生物可降解高分子材料。甘油又名丙三醇，是無(wú)色透明黏稠液體，無(wú)臭，有暖甜味，對(duì)聚乙烯醇有增溶作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明泡沫劑具有以下特點(diǎn)：本發(fā)明產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑所產(chǎn)生的泡沫豐富細(xì)膩，分布均勻，泡沫粘性強(qiáng)，液膜厚，泡沫穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，其各項(xiàng)指標(biāo)均能很好地滿足土壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中改良砂土的要求，土壓平衡盾構(gòu)法掘進(jìn)過(guò)程中，能夠降低砂土的透水性，防止開(kāi)挖面失穩(wěn)和螺旋輸送機(jī)口噴涌發(fā)生；改善砂土的聚合性，調(diào)整土倉(cāng)內(nèi)砂土塑性和流動(dòng)性，提高渣土傳輸效率。本發(fā)明土壓平街式盾構(gòu)用發(fā)泡劑各項(xiàng)指標(biāo)均能符合盾構(gòu)施工要求，是盾構(gòu)機(jī)在砂土層施工的專(zhuān)用泡沫劑。具體實(shí)施方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各種有效成分組成，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個(gè)組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）7g，α-烯烴磺酸鈉3.5g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉2g，增粘劑0.5g，甘油2g，水85g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入42.5g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.5g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無(wú)色的水溶性液體。實(shí)施例2配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個(gè)組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）5g，α-烯烴磺酸鈉6g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉4g，增粘劑0.8g，甘油2g，水82.2。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入41.1g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.8g聚合度為1650~1850，醇解度為86％~89％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為淡黃色透明的水溶性液體。實(shí)施例3配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個(gè)組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）7g，α-烯烴磺酸鈉4g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉3g，增粘劑1.2g，甘油2.5g，水82.3g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約41.1g水和2.5g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.6g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇和0.6g聚合度為1650~1850，醇解度為86％~89％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無(wú)色透明的水溶性液體。實(shí)施例4配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個(gè)組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）8g，α-烯烴磺酸鈉5g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉3g，增粘劑0.4g，甘油2g，水81.6g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約40.8g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.4g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無(wú)色透明的水溶性液體。實(shí)施例5產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑的性能指標(biāo)測(cè)試如下：將配置好的泡沫劑分成5組，每組三份，第1組到第4組分別對(duì)應(yīng)本發(fā)明實(shí)施例1到實(shí)施例4，第5組為對(duì)比例（國(guó)產(chǎn)泡沫劑購(gòu)自廈門(mén)諾恩斯貿(mào)易有限公司），并分別標(biāo)號(hào)。將各組樣品用自來(lái)水按4%的比例稀釋?zhuān)謩e用室內(nèi)發(fā)泡裝置發(fā)泡，調(diào)節(jié)發(fā)泡裝置，得到所要求的泡沫，并使這一狀態(tài)保持穩(wěn)定。1、泡沫粘附性實(shí)驗(yàn)泡沫粘附性是指一定質(zhì)量的泡沫放置到與水平面成60度的光滑塑料板上的泡沫主體停留時(shí)間。取一塊長(zhǎng)寬均為10cm光滑塑料板，將其與水平面成60度固定，當(dāng)發(fā)泡裝置保持穩(wěn)定發(fā)泡狀態(tài)后，取5g新發(fā)生的泡沫，均勻置于前文所述的塑料板上，并啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，直至泡沫主體從塑料板上滑落，所記錄時(shí)間為該泡沫劑的泡沫粘附性。整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，取平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一所示：實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4對(duì)比例泡沫粘附性13秒15秒18秒12秒7秒表一泡沫粘附性比較從表一中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1~4的泡沫劑粘附性均高于對(duì)比例的國(guó)產(chǎn)泡沫劑，說(shuō)明在同等條件下，本發(fā)明的泡沫劑所發(fā)泡沫的粘附性能優(yōu)于對(duì)比樣品。2、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)泡沫的穩(wěn)定性可以用泡沫的半衰期來(lái)衡量，泡沫半衰期是指：由泡沫中排出的液體體積為泡沫未排液時(shí)全部液體體積的一半所需的時(shí)間。經(jīng)測(cè)定，泡沫的半衰期如表二所示實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4對(duì)比例半衰期11分32秒12分28秒11分44秒11分12秒8分21秒表二泡沫劑半衰期比較從表二中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1~4的泡沫劑生成泡沫的半衰期均長(zhǎng)于對(duì)比例的國(guó)產(chǎn)泡沫劑的，說(shuō)明在同等條件下，本發(fā)明的泡沫劑生成泡沫穩(wěn)定性?xún)?yōu)于對(duì)比樣品。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以上的實(shí)施例，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開(kāi)后，都能夠輕易進(jìn)行組分變化或替換，這些都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)12