一種土壓平衡盾構(gòu)用土體改良劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種盾構(gòu)施工用材料，主要用于±壓平衡盾構(gòu)施工的±體改良。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國正處于城市地鐵等地下工程建設(shè)迅猛發(fā)展的重要時期，尤其是近幾年來，北 京、上海、廣州和南京等城市地鐵隧道建設(shè)中幾乎全部采用了盾構(gòu)法施工，且除少數(shù)特殊標(biāo) 段使用泥水式盾構(gòu)外，其它盾構(gòu)類型絕大部分都采用了復(fù)合型的上壓平衡式盾構(gòu)。上壓平 衡式盾構(gòu)方法不但造價較為便宜，而且可采取向壓力艙內(nèi)注入添加材料調(diào)節(jié)壓力艙內(nèi)±體 性質(zhì)方法，W適用于多地質(zhì)條件，因此在我國的各種工程中得到了廣泛的應(yīng)用，成為我國盾 構(gòu)隧道技術(shù)的主流，從而也使得±壓平衡盾構(gòu)用添加劑的市場需求量很大。
[0003] 在±壓平衡盾構(gòu)的施工中，開挖的渣±不僅需要支撐面的穩(wěn)定，同時要便于傳送， 所^，渣±必須具有良好的塑性變形及軟稠度，內(nèi)摩擦角及滲透率小的特性，一般±壤不具 備運些特性，需要進行上體改良。上體改良劑主要有粘上、膨潤上、泡沫劑、高吸水性樹脂、 增粘劑等，與其它改良方法相比，泡沫改良法具有±質(zhì)適用性強、降低刀盤扭矩、減少刀具 磨損和阻塞、調(diào)整±艙內(nèi)±體塑性流動性、渣±無污染及容易處理等優(yōu)點，因此常用泡沫劑 作為±體改良劑。但目前，泡沫改良技術(shù)仍存在泡沫穩(wěn)定性差，發(fā)泡倍率低，對不同地層的 適應(yīng)性存在差異等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種新的用于±壓平衡盾構(gòu)用±體改良劑，該改良劑對不同 地質(zhì)結(jié)構(gòu)的開挖面均有良好的穩(wěn)定作用，并具有更高的發(fā)泡膨脹倍率、更好的穩(wěn)定性，能更 好的改善±體的塑流性和滲透性。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是： 一種±壓平衡盾構(gòu)用±體改良劑，特點是該改良劑由起泡劑、穩(wěn)泡劑及水混合而成，其 重量百分比為： 起泡劑 2. 3~49〇/〇 穩(wěn)泡劑 0. 1~2〇/〇 余量為水； 其中，所述起泡劑包括烷基硫酸鹽、烷基苯橫酸鹽、a-締基橫酸鋼和脂肪醇聚氧乙締 酸，各物質(zhì)重量百分比為： 烷基硫酸鹽 1~13% 烷基苯橫酸鹽 0. 3~18% a-締基橫酸鋼 0. 5~15〇/〇 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5~3% 所述穩(wěn)泡劑為娃樹脂聚酸乳液、簇甲基纖維素CMC、聚丙締酷胺和挪子油脂肪酸二乙醇 酷胺中的一種或幾種混合。
[0006] 所述烷基硫酸鹽為十二烷基硫酸鋼、十二烷基硫酸錠、十六烷基硫酸鋼及十八燒 基硫酸鋼中的一種或幾種混合。
[0007] 所述烷基苯橫酸鹽為十二烷基苯橫酸鋼、十四烷基苯橫酸鋼、十六烷基苯橫酸鋼 中的一種或幾種混合。
[000引所述的起泡劑為陰離子型表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配。陰離子表面活性 劑價格低，應(yīng)用廣，發(fā)泡能力強，起泡劑優(yōu)選烷基硫酸鹽、烷基苯橫酸鹽、a-締基橫酸鋼和 脂肪醇聚氧乙締酸中的兩種及W上復(fù)配得到。烷基硫酸鹽優(yōu)選易溶于水，與其它表面活性 劑配伍性好，具有非常好的發(fā)泡能力，如十二烷基硫酸鋼，十六烷基硫酸鋼和十八烷基硫酸 鋼等。烷基苯橫酸鹽是黃色油狀液體，具有良好的發(fā)泡力和泡沫穩(wěn)定性，優(yōu)選十二烷基苯橫 酸鋼、十四烷基苯橫酸鋼、十六烷基苯橫酸鋼中的一種或者兩種及W上混合物。非離子表面 活性劑優(yōu)選a-締基橫酸鋼，其溶解性、起泡性都好，即使是在硬水中也具有出色的泡沫性 能。
[0009] 所述的穩(wěn)泡劑為娃樹脂聚酸乳液、簇甲基纖維素、聚丙締酷胺和挪子油脂肪酸二 乙醇酷胺一種或兩種及W上的混合物。其中，娃樹脂聚酸乳液類與直鏈陰離子表面活性劑 如十二烷基硫酸鋼、a-締基橫酸鋼和十二烷基苯橫酸鋼等復(fù)配，具有優(yōu)異的穩(wěn)泡效果，性 能良好，穩(wěn)泡持久；挪子油脂肪酸二乙醇酷胺，加入起泡液中，通過協(xié)同作用增強表面吸附 分子間的相互作用，使表面吸附膜強度增大，W提高薄膜的質(zhì)量，增加薄膜的彈性，減小泡 沫的透氣性，從而提高泡沫的穩(wěn)定性。簇甲基纖維素和聚丙締酷胺是屬于增黏性穩(wěn)泡劑，主 要是通過提高液相黏度來減緩泡沫的排液速率，提高泡沫的穩(wěn)定性，因而可W明顯延長泡 沫的半衰期。
[0010] 本發(fā)明具有W下優(yōu)點：制備流程簡單，速溶于水，與其它的±壓平衡盾構(gòu)泡沫劑相 比，濃度較低時也能表現(xiàn)出更高的發(fā)泡膨脹倍率、更長的半衰期即更好的泡沫穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作詳細描述。
[001引 實施例1 各原料組分的重量百分比為： 十二烷基硫酸鋼 10. 0% 十二烷基苯橫酸鋼 1.0% 曰-締基橫酸鋼 5. 0% 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5% 娃樹脂聚酸乳液 0. 3% 水 83. 常溫下將各組分按比例混合慢速攬拌均勻，調(diào)節(jié)抑約為6,即得到本發(fā)明實施例1的± 體改良劑。
[001引 實施例2 各原料組分的重量百分比為： 十二烷基硫酸鋼 12. 0% 十二烷基苯橫酸鋼 3. 0% 曰-締基橫酸鋼 0. 5 % 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5% 娃樹脂聚酸乳液 0. 3% 簇甲基纖維素 0.2% 水 83. 50/0 常溫下將各組分按比例混合慢速攬拌均勻，用調(diào)節(jié)抑約為6,即得到本發(fā)明實施例2的 上體改良劑。
[0014]實施例3 十二烷基硫酸鋼 5. 0% 十二燒苯橫酸鋼 0. 3% a-締基橫酸鋼 15. 0% 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5% 挪子油脂肪酸二乙醇酷胺 0.7% 簇甲基纖維素 0.2% 水 78. 3〇/〇 常溫下將各組分按比例混合慢速攬拌均勻，調(diào)節(jié)抑約為6,即得到本發(fā)明實施例3的± 體改良劑。
[001引 實驗例1 為了評價本發(fā)明泡沫劑和其它市售產(chǎn)品性能差異，W發(fā)泡倍率和穩(wěn)定性作為其評價指 標(biāo)。根據(jù)文獻，目前應(yīng)用于±壓平衡式盾構(gòu)施工中的泡沫劑的發(fā)泡率為5~20 ;泡沫穩(wěn)定 性或者半衰期應(yīng)大于5min。
[0016] 室溫下采用200ml0.5% (固含）的泡沫劑溶液，通過恒定的攬拌速率(大于 1000 rpm)和攬拌時間（3min)制備泡沫，對比起發(fā)泡倍率和泡沫半衰期，結(jié)果見表1所示。
[0017] 表1泡沫發(fā)泡倍率和半衰期比較
將上述實施例中的泡沫劑的基本指標(biāo)與市面上的普通泡沫劑進行對比，通過表1的對 比可W看出，本發(fā)明實施例中的泡沫劑比普通的市售泡沫劑的發(fā)泡倍率更高，半衰期更長， 穩(wěn)定性更好。
[001引實驗例2 泡沫混合±的滲透系數(shù)是泡沫改良±體性能好壞的一個重要指標(biāo)，采用變水頭滲透 裝置進行測量。利用自制砂±模擬泡沫改性±體，其中砂±級配（0. 15~0. 3mm占20%， 0. 3~0. 6mm占45%，0. 6~1. 18mm占35%)，含水率為10%，泡沫濃度為0. 5%，泡沫注入率約為 22% (體積/質(zhì)量)，實驗結(jié)果見表2。
[0019]表2砂-泡沫混合±滲透系數(shù)對比

將實施例中的泡沫劑和市售泡沫劑進行滲透性的對比，實施例I的泡沫劑與泰虹聲 (THS-266)都能使原±的滲透系數(shù)由數(shù)量級10 3減小到10 4,但實施例1的滲透系數(shù)低于泰 虹聲，說明實施例1能夠更好地降低±體的滲透系數(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種土壓平衡盾構(gòu)用土體改良劑，其特征在于：該改良劑由起泡劑、穩(wěn)泡劑及水混 合而成，其重量百分比為： 起泡劑 2. 3~49% 穩(wěn)泡劑 0. 1~2% 余量為水； 其中，所述起泡劑包括烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、α-烯基磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯 醚，各物質(zhì)重量百分比為： 烷基硫酸鹽 1~13% 烷基苯磺酸鹽 0. 3~18% α-烯基磺酸鈉 0. 5~15% 脂肪醇聚氧乙烯醚 〇.5~3% 所述穩(wěn)泡劑為硅樹脂聚醚乳液、羧甲基纖維素CMC、聚丙烯酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇 酰胺中的一種或幾種混合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體改良劑，其特征在于：所述烷基硫酸鹽為十二烷基硫酸 鈉、十二烷基硫酸銨、十六烷基硫酸鈉及十八烷基硫酸鈉中的一種或幾種混合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體改良劑，其特征在于：所述烷基苯磺酸鹽為十二烷基苯 磺酸鈉、十四烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種混合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種土壓平衡盾構(gòu)用土體改良劑，該土體改良劑為一種泡沫劑，由起泡劑、穩(wěn)泡劑及水混合而成，其中起泡劑為烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鹽、α-烯基磺酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚，各組分占的重量百分比為：烷基硫酸鈉1~13%、烷基苯磺酸鹽0.3~18%，α-烯基磺酸鈉0.5~15%，脂肪醇聚氧乙烯醚0.5~3%，穩(wěn)泡劑0.1~2%，余量為水。本發(fā)明可用于土壓平衡盾構(gòu)施工，對不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的開挖面均有良好的穩(wěn)定作用，與其它泡沫劑相比，具有更高的發(fā)泡膨脹倍率，更好的穩(wěn)定性，能更好的改善土體的塑流性和滲透性。
【IPC分類】C09K17/32, C09K103/00, C09K17/18
【公開號】CN105295933
【申請?zhí)枴緾N201510820378
【發(fā)明人】王偉山, 田萌, 馮中軍, 傅樂峰
【申請人】上海三瑞高分子材料股份有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月24日