一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，由以下組分組成：HZ?BS，發(fā)泡劑，穩(wěn)泡劑，水質(zhì)穩(wěn)定劑，防腐劑和去離子水。通過(guò)將水質(zhì)穩(wěn)定劑、穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑、HZ?BS、防腐劑依次勻速緩慢加入去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。本發(fā)明的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑能減少殼體與刀盤上粘土的粘著力，有效降低扭矩，提高盾構(gòu)機(jī)的工作效率，延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)的使用壽命，同時(shí)兼具改良土壤塑性，保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，增加泥土的流動(dòng)性，減小摩擦系數(shù)，使泥土均質(zhì)化，調(diào)整土倉(cāng)壓力，且制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)提高盾構(gòu)機(jī)工作效率，推動(dòng)城市建設(shè)具有重要意義。
【專利說(shuō)明】
一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沬劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市地下空間的快速建設(shè)和發(fā)展，盾構(gòu)施工應(yīng)用于城市隧道建設(shè)中頗有成 效，而用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑作為盾構(gòu)機(jī)工作的輔助助劑，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的工作效率起著至關(guān)重 要的作用。用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑是由多種表面活性劑、穩(wěn)定劑、強(qiáng)化劑和滲透劑等復(fù)配而 成，載體為水。在工作過(guò)程中，泡沫劑與水混合，在盾構(gòu)機(jī)刀盤、壓力艙和排土器的發(fā)泡裝置 內(nèi)，經(jīng)壓縮空氣的作用，發(fā)出無(wú)數(shù)氣泡，同時(shí)被注入到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)與開(kāi)挖土混合，對(duì)開(kāi)挖土進(jìn) 行改良，使開(kāi)挖土呈"塑性流動(dòng)狀態(tài)"，保證盾構(gòu)的順利進(jìn)行。
[0003] 而在目前的國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)中，常用的手段是采用各種進(jìn)口添加劑進(jìn)行土體改良來(lái) 鋪輔助盾構(gòu)機(jī)施工，從實(shí)際施工的情況來(lái)看，確實(shí)能有效的降低刀盤的扭矩，保證施工的順 利進(jìn)行，但是一般常用的添加劑有膨潤(rùn)土泥漿，氣泡等，由于使用膨潤(rùn)土泥漿需添加附屬設(shè) 備進(jìn)行廢土處理，占用施工場(chǎng)地，增加成本，進(jìn)而突出了用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑的優(yōu)越性。然 后由于國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)盾構(gòu)用發(fā)泡劑發(fā)泡效果差，產(chǎn)品質(zhì)量上良莠不齊，使得在盾構(gòu)施工過(guò) 程中存在安全隱患，造成了國(guó)內(nèi)地鐵隧道的盾構(gòu)施工大都采用進(jìn)口材料，成本高昂，因此， 發(fā)明創(chuàng)造一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑及其制備方法對(duì)提高盾構(gòu)機(jī)工作效率，推動(dòng)城市建設(shè)具 有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑及其制備方法，通過(guò)本發(fā)明的用 于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑助力盾構(gòu)施工，解決盾構(gòu)機(jī)在工作環(huán)境中的磨損快、工作效率低的問(wèn)題， 補(bǔ)齊國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)專用發(fā)泡劑的短板，提高盾構(gòu)機(jī)工作效率、減小盾構(gòu)機(jī)磨損、改善盾構(gòu)機(jī)工 作環(huán)境、延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)使用壽命，借此推動(dòng)城市建設(shè)發(fā)展。
[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于，由以下組分以重量份計(jì)組成： HZ-BS 6.5-8.0, 發(fā)泡劑 6.0-8.0, 穩(wěn)泡劑 3.0-4.0，
[0007] 水質(zhì)穩(wěn)定劑 0.2-0.3， 防腐劑 0-0.2， 去離子水 800-840,
[0008] 其中，所述HZ-BS主要為丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以2-4:1的 質(zhì)量配比制備而成，具有為液體增稠和乳化的作用，能顯著提高其他助劑的性能，降低其他 助劑的使用量，減小原料成本。
[0009]進(jìn)一步地，所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇 聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)中的一種或多種。
[0010]進(jìn)一步地，所述穩(wěn)泡劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇 酰胺、磺化棕櫚酸甲酯中的一種或多種。
[0011]進(jìn)一步地，所述水質(zhì)穩(wěn)定劑為乙二胺四乙酸二鈉。
[0012] 進(jìn)一步地，所述防腐劑為甲基氯異咪唑啉酮、異噻唑啉酮、苯甲酸及其鹽類、山梨 酸及其鹽類中的一種或多種。
[0013] -種制備上述用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑的方法:在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將水質(zhì)穩(wěn)定 劑、穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑、HZ-BS、防腐劑依次勻速緩慢加入去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩 個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0014] 本發(fā)明制備的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，在工作過(guò)程中，用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑與水混 合，在盾構(gòu)機(jī)刀盤、壓力艙和排土器的發(fā)泡裝置內(nèi)，經(jīng)壓縮空氣的作用，發(fā)出無(wú)數(shù)直徑為 30 - 400微米的氣泡，同時(shí)被注入到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)與開(kāi)挖土混合，對(duì)開(kāi)挖土進(jìn)行改良，使開(kāi)挖土 呈"塑性流動(dòng)狀態(tài)"，保證盾構(gòu)的順利進(jìn)行。泡沫本身具有一定的強(qiáng)度，產(chǎn)生一定的支承作 用，使開(kāi)挖土的流動(dòng)性提高，壓力艙內(nèi)土體不易堵塞，同時(shí)能降低刀盤和排土器的扭矩，利 于穩(wěn)定掘進(jìn)。由于微細(xì)氣泡的潤(rùn)滑作用，可以防止開(kāi)挖土粘附刀盤面板和壓力艙內(nèi)壁，利于 正常開(kāi)挖。同時(shí)，氣泡可以置換開(kāi)挖土顆粒間隙中的水，提高開(kāi)挖土的止水性，防止地下水 位高的砂地層中"噴涌"現(xiàn)象的發(fā)生。此外，由于氣泡具有壓縮性，可以提高改良后的開(kāi)挖土 的壓縮性，從而抑制"結(jié)餅"問(wèn)題的發(fā)生，并使開(kāi)挖土壓變動(dòng)小，利于開(kāi)挖面的穩(wěn)定。經(jīng)泡沫 劑改良后的開(kāi)挖土，具有良好的流動(dòng)性，使出土變得更容易。由于泡沫從盾構(gòu)壓力艙排出時(shí) 有一個(gè)減壓過(guò)程，會(huì)自行破泡，因此不用加入消泡劑。
[0015] 本發(fā)明的一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特 點(diǎn)和優(yōu)異的效果在于：
[0016] 1.本發(fā)明的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑能減少殼體與刀盤上粘土的粘著力，有效降低扭 矩，提高盾構(gòu)機(jī)的工作效率，延長(zhǎng)盾構(gòu)機(jī)的使用壽命；
[0017] 2.本發(fā)明的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑具有不僅具有改良土壤塑性，保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定 性的作用，還能增加泥土的流動(dòng)性，減小摩擦系數(shù)，使泥土均質(zhì)化，調(diào)整土倉(cāng)壓力；
[0018] 3.本發(fā)明的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑應(yīng)用效果好，制備方法簡(jiǎn)單，具有廣闊的市場(chǎng)價(jià) 值。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明 的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù) 知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0020] 實(shí)施例1
[0021 ] -種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0022]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.2的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.5的十二烷基二甲基氧化胺穩(wěn)泡劑，重量份為2.0的十二烷基硫酸鈉(K12)、2.7的脂肪 醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和2.5的椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)發(fā)泡劑，重量份為7.0的丙 烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3:1的質(zhì)量配比制備而成的HZ-BS依次勻速緩 慢加入重量份為821的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔 15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0025]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.2的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.0聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和烷基醇酰胺1.2:1:1的混合穩(wěn)泡劑，重量份為6.0發(fā)泡劑十 二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰油酰胺 基丙基甜菜堿(CAB) 1:1:1:1的混合發(fā)泡劑，重量份為6.5的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸(AMPS)以2:1的質(zhì)量配比制備而成的HZ-BS，重量份為0.2防腐劑甲基氯異咪唑啉酮 依次勻速緩慢加入重量份為800的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí) 間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0026] 實(shí)施例3
[0027] 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0028]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.3的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為4.0聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯1.2:1.1:1:1 的混合穩(wěn)泡劑，重量份為8.0十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰 油酰胺基丙基甜菜堿(CAB) 1:1:1.2的混合發(fā)泡劑，重量份為8.0的丙烯酸和2-丙烯酰胺基- 2-甲基丙磺酸(AMPS)以4:1的質(zhì)量配比制備而成的HZ-BS、重量份為0.1異噻唑啉酮、苯甲酸 和山梨酸1.3:1.1:1的混合防腐劑依次勻速緩慢加入重量份為840的去離子水中，加入過(guò)程 中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫 劑。
[0029] 實(shí)施例4
[0030] 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0031]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.3的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.4聚丙烯酰胺和十二烷基二甲基氧化胺1.4:1的混合穩(wěn)泡劑，重量份為7.2十二烷基 硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰油酰胺基丙基 甜菜堿(CAB) 1.2:1:1.1:0.8的混合發(fā)泡劑，重量份為7.4丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙 磺酸(AMPS)以2.8:1的質(zhì)量配比制備而成的HZ-BS、重量份為0.05防腐劑甲基氯異咪唑啉酮 依次勻速緩慢加入重量份為816的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí) 間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0034]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.24的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.8十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯1:1.3:1.2的混合穩(wěn)泡 劑，重量份為7.4十二烷基硫酸鈉(Κ 12)和椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)l: 1.3的混合發(fā)泡劑， 重量份為7.6的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3.4:1的質(zhì)量配比制備而成 的HZ-BS依次勻速緩慢加入重量份為834的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助 劑加入時(shí)間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0035] 實(shí)施例6
[0036] -種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0037]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.26的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.2聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯 1.1:1:1:1.2 :1的混合穩(wěn)泡劑，重量份為6.9十二烷基硫酸鈉(Κ12)、十二烷基苯磺酸鈉 (LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB) 1:1.2:1.1:1的混合 發(fā)泡劑，重量份為7.7丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3.6:1的質(zhì)量配比制 備而成的HZ-BS、重量份為0.12甲基氯異咪唑啉酮、異噻唑啉酮、苯甲酸鈉1.3:1:1的混合防 腐劑依次勻速緩慢加入重量份為818的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加 入時(shí)間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0038] 實(shí)施例7
[0039] 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑：
[0040]在環(huán)境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.28的乙二胺四乙酸二鈉水質(zhì)穩(wěn)定劑，重量 份為3.9:聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯 1.3 :1.1:1:1:1.2的混合穩(wěn)泡劑，重量份為6.8十二烷基硫酸鈉(Κ12)、十二烷基苯磺酸鈉 (LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)0.9:1.3:1:1.1的混 合發(fā)泡劑，重量份為7.2丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3:1的質(zhì)量配比制 備而成的HZ-BS、重量份為0.1異噻唑啉酮和山梨酸鈉1.2:1的混合防腐劑依次勻速緩慢加 入重量份為820的去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔15min，攪 拌混合均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
[0041]本發(fā)明用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑的指數(shù)指標(biāo)如下表：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于，由以下組分以重量份計(jì)組成： HZ-BS 6.5-8.0， 發(fā)泡劑 6.0-8.0， 穩(wěn)泡劑 3.0-4.0， 水質(zhì)穩(wěn)定劑 0.2-0.3， 防腐劑 0-0.2， 去離子水 800-840， 所述HZ-BS主要為丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以2-4:1的質(zhì)量配比配制而 成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于:所述發(fā)泡劑為十二烷 基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、椰油酰胺基丙基甜菜堿中的一種 或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于:所述穩(wěn)泡劑聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺、α-磺化棕櫚酸甲酯中的一種或多種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于:所述水質(zhì)穩(wěn)定劑為乙 二胺四乙酸二鈉。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑，其特征在于:所述防腐劑為甲基氯 異咪唑啉酮、異噻唑啉酮、苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類中的一種或多種。6. -種制備權(quán)利要求1所述的用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑的方法，其特征在于，由以下步驟制 備而成:在環(huán)境溫度為23-27 °C下，將水質(zhì)穩(wěn)定劑、穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑、HZ-BS、防腐劑依次勻速 緩慢加入去離子水中，加入過(guò)程中混合攪拌，兩個(gè)相鄰助劑加入時(shí)間間隔15min，攪拌混合 均勻后制得用于盾構(gòu)機(jī)的泡沫劑。
【文檔編號(hào)】C09K17/14GK105969368SQ201610319993
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】任豪, 王虎生, 賈維龍, 陳鵬明
【申請(qǐng)人】四川恒澤建材有限公司