土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其按重量百分比計(jì)算，由以下組分組成：發(fā)泡劑6~12%，增稠劑2~6%，穩(wěn)泡劑2~6%，乳化劑2~5%，水質(zhì)穩(wěn)定劑0.1~0.2%和防腐劑0.2~0.3%。余量為去離子水。生產(chǎn)工藝為在常溫下將各組分在攪拌條件下依次加入到去離子水中，并混合攪拌均勻制成外觀為無(wú)色透明的水溶性液體，該液體在溫度為25℃下的密度為1.05±0.05g/ml，pH值在6.5~7.5之間。該發(fā)泡劑的泡沫具有細(xì)膩、豐富、持泡時(shí)間長(zhǎng)及高滲透性的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)異的潤(rùn)滑性能顯著降低刀盤(pán)的扭矩，能很好地滿足土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中改良渣士的要求；同時(shí)該產(chǎn)品中重金屬和有機(jī)污染物含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家關(guān)于土壤中該物質(zhì)含量的限值，因此具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工用環(huán)保型發(fā)泡劑配方及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】[0002]隨著城市地下空間的發(fā)展，用于地下空間施工的盾構(gòu)施工法，是現(xiàn)代城市隧道建設(shè)卓有成效的施工方法，但早期使用的盾構(gòu)，在地下掘進(jìn)時(shí)，為了保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，一般都在隧道內(nèi)施加壓縮空氣或降低隧道沿線地下水位，甚至采用化學(xué)注漿等輔助技術(shù)措施。由于以上措施不利于對(duì)施工安全、地面沉降以及環(huán)境保護(hù)的控制，因而限制了盾構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展，從而推動(dòng)了封閉式平衡原理盾構(gòu)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。而在封閉式平衡原理盾構(gòu)技術(shù)中，土壓平衡式盾構(gòu)技術(shù)由于適用的地質(zhì)條件由軟弱粘性土到砂和砂礫士，范圍不斷擴(kuò)展，因此得到廣泛應(yīng)用，并且以其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，已經(jīng)成為隧道建設(shè)的主流。
[0003]土壓平衡式盾構(gòu)施工過(guò)程成功的關(guān)鍵是要將開(kāi)挖面切削下來(lái)的土體在壓力艙內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動(dòng)狀態(tài)”。如果地層是淤泥質(zhì)粘土層，只要在壓力艙內(nèi)通過(guò)旋轉(zhuǎn)翼板攪拌，就可滿足“塑性流動(dòng)狀態(tài)”順利進(jìn)行施工。但是，如果地層是粘粒含量較少的卵石層、砂土地層、風(fēng)化巖地層，刀盤(pán)切削進(jìn)入壓力艙的土體很難形成這種“塑性流動(dòng)狀態(tài)”，從而給施工帶來(lái)困難。這種施工困難主要是表現(xiàn)為發(fā)生四種現(xiàn)象，即開(kāi)挖面失穩(wěn)、壓力艙閉塞、壓力艙結(jié)餅和噴涌。因此如何針對(duì)盾構(gòu)施工困難的地層的條件添加適合于這種土層的添加劑，使其在壓力艙內(nèi)土體形成有利于施工的“塑性流動(dòng)狀態(tài)”，是土壓平衡式盾構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)中普遍使用各種進(jìn)口添加劑進(jìn)行土體改良來(lái)鋪輔助盾構(gòu)機(jī)施工，從反映的情況來(lái)看，確實(shí)能有效的降低刀盤(pán)的扭矩，保證施工的順利進(jìn)行。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，使得添加氣泡的優(yōu)越性尤為突出。但是由于國(guó)內(nèi)研制生產(chǎn)盾構(gòu)用發(fā)泡劑發(fā)泡效果差，質(zhì)量上良莠不齊，盾構(gòu)施工存在安全隱患，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，研發(fā)國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)用發(fā)泡劑成為一項(xiàng)迫不及待的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效改善上述問(wèn)題的、對(duì)環(huán)境無(wú)危害的盾構(gòu)用發(fā)泡劑。
[0006]本發(fā)明中的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑按重量百分比計(jì)算，由以下組份組成:發(fā)泡劑6~12%，增稠劑3~6%，穩(wěn)泡劑3~6%，乳化劑4~5%,水質(zhì)穩(wěn)定劑0.1~0.2%，防腐劑
0.20.3%,余量為去尚子水。
[0007]生產(chǎn)工藝條件為:在常溫下將各組分在攪拌條件下依次加入到去離子水中，并攪拌均勻后制成外觀為無(wú)色透明的水溶性液體，該液體在溫度為25 °C下的密度為
1.05±0.05g/ml, pH 值在 6.5~7.5 之間。
[0008]本發(fā)明中的發(fā)泡劑具有發(fā)泡效率高、泡沫穩(wěn)定性好及生物降解性好等優(yōu)點(diǎn)。用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工，向盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖面、土壓艙內(nèi)注入泡沫，能有效改良土壤塑性，解決盾構(gòu)掘進(jìn)施工中壓力艙閉塞、土體固結(jié)或排土器噴涌等常見(jiàn)技術(shù)難題，達(dá)到穩(wěn)定開(kāi)挖面土體、改良土體流塑性能、降低刀盤(pán)扭矩、減緩刀具磨損、提高掘進(jìn)和出土效率。
[0009]經(jīng)過(guò)了在廣州、深圳、成都、長(zhǎng)沙及南昌等盾構(gòu)施工單位的使用證明，本產(chǎn)品對(duì)渣土改良性能效果良好，各項(xiàng)指標(biāo)均能符合盾構(gòu)施工要求，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。可充分解決"結(jié)泥餅"、"噴涌〃等施工難題，確保盾構(gòu)達(dá)到最佳推進(jìn)效果，降低施工成本，提高施工效率。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例一
本實(shí)施例中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)專用發(fā)泡劑，按重量百分比計(jì)算，由以下成份組成:起發(fā)泡作用的十二烷基硫酸鈉(K12)7%，起增稠、發(fā)泡、穩(wěn)泡作用的0P-10 4%，起發(fā)泡、穩(wěn)泡作用的陰離子雙子表面活性劑α -磺化棕櫚酸甲酯雙子表面活性劑3%，起發(fā)泡、乳化分散作用的壬基酚聚氧乙烯醚2%，起防腐作用的異噻唑啉酮0.2%，起水質(zhì)穩(wěn)定劑作用的乙二胺四乙酸二鈉0.1%，以上的各組分缺一不可，余量為是去離子水83.7%。
[0011]在常溫下將各組分混合攪拌均勻制成發(fā)泡劑，該發(fā)泡劑的產(chǎn)品理化指標(biāo)如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，按重量百分比計(jì)算，由以下組份組成:發(fā)泡劑6~12%，增稠劑3~6%，穩(wěn)泡劑3~6%，乳化劑4~5%,水質(zhì)穩(wěn)定劑0.1~0.2%，防腐劑0.2^0.3%，余量為去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的發(fā)泡劑為:以脂肪醇聚氧乙烯醚、羰基醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚為代表的的非離子型表面活性劑；以十二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、石油磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)為代表的陰離子表面活性劑和以月桂酰胺基丙基甜菜堿、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)為代表的兩性離子表面活性劑中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的增稠劑包括脂肪酸二乙醇酰胺、烷基糖苷(APG)、0P-10、NP-10、吐溫-80、司盤(pán)-80等本身具有表面活性的有機(jī)物質(zhì)和在以增加水相極性來(lái)實(shí)施泡沫劑增稠的氯化鈉，氯化鉀、氯化銨等無(wú)機(jī)鹽中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的穩(wěn)泡劑包括高分子物質(zhì)，如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉、纖維素等；非離子表面活性劑，如十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺等；陰離子雙子表面活性劑，如α-磺化棕櫚酸甲酯雙子表面活性劑；脂肪醇和脂肪酸類中的一種或多種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的乳化劑為:壬基酚聚氧乙烯醚、芐基酚聚氧乙烯醚、烷基胺氧化物、硬脂酸聚氧乙烯酯、松香酸聚氧乙烯酯、磷酸鹽、亞磷酸鹽、烷基銨鹽和咪唑啉銨鹽中的一種或多種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的水質(zhì)穩(wěn)定劑為:乙二胺四乙酸二鈉、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸鈉、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、多元醇磷酸酯、2-羥基膦?；宜?、己二胺四甲叉膦酸、聚天冬氨酸鈉等中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其特征在于，所述的防腐劑為: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、脫氫乙酸及鈉鹽類、對(duì)羥基苯甲酸酯類中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用環(huán)保型發(fā)泡劑，其生產(chǎn)工藝條件為:在常溫下將各組分在攪拌條件下依次加入到去離子水中，并攪拌均勻后制成外觀為無(wú)色透明的水溶性液體，該液體在溫度為25°C下的密度為1.05±0.05g/ml, pH值在6.5^7.5之間。
【文檔編號(hào)】C04B24/32GK103864334SQ201410048684
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】周毅 申請(qǐng)人:東莞市明潔隧道建設(shè)材料有限公司