一种土压平衡盾构用土体改良剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种盾构施工用材料，主要用于±压平衡盾构施工的±体改良。
【背景技术】
[0002] 我国正处于城市地铁等地下工程建设迅猛发展的重要时期，尤其是近几年来，北 京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建设中几乎全部采用了盾构法施工，且除少数特殊标 段使用泥水式盾构外，其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的上压平衡式盾构。上压平 衡式盾构方法不但造价较为便宜，而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内±体 性质方法，W适用于多地质条件，因此在我国的各种工程中得到了广泛的应用，成为我国盾 构隧道技术的主流，从而也使得±压平衡盾构用添加剂的市场需求量很大。
[0003] 在±压平衡盾构的施工中，开挖的渣±不仅需要支撑面的稳定，同时要便于传送， 所^，渣±必须具有良好的塑性变形及软稠度，内摩擦角及渗透率小的特性，一般±壤不具 备运些特性，需要进行上体改良。上体改良剂主要有粘上、膨润上、泡沫剂、高吸水性树脂、 增粘剂等，与其它改良方法相比，泡沫改良法具有±质适用性强、降低刀盘扭矩、减少刀具 磨损和阻塞、调整±舱内±体塑性流动性、渣±无污染及容易处理等优点，因此常用泡沫剂 作为±体改良剂。但目前，泡沫改良技术仍存在泡沫稳定性差，发泡倍率低，对不同地层的 适应性存在差异等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种新的用于±压平衡盾构用±体改良剂，该改良剂对不同 地质结构的开挖面均有良好的稳定作用，并具有更高的发泡膨胀倍率、更好的稳定性，能更 好的改善±体的塑流性和渗透性。
[0005] 实现本发明目的的具体技术方案是： 一种±压平衡盾构用±体改良剂，特点是该改良剂由起泡剂、稳泡剂及水混合而成，其 重量百分比为： 起泡剂 2. 3~49〇/〇 稳泡剂 0. 1~2〇/〇 余量为水； 其中，所述起泡剂包括烷基硫酸盐、烷基苯横酸盐、a-締基横酸钢和脂肪醇聚氧乙締 酸，各物质重量百分比为： 烷基硫酸盐 1~13% 烷基苯横酸盐 0. 3~18% a-締基横酸钢 0. 5~15〇/〇 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5~3% 所述稳泡剂为娃树脂聚酸乳液、簇甲基纤维素CMC、聚丙締酷胺和挪子油脂肪酸二乙醇 酷胺中的一种或几种混合。
[0006] 所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钢、十二烷基硫酸锭、十六烷基硫酸钢及十八烧 基硫酸钢中的一种或几种混合。
[0007] 所述烷基苯横酸盐为十二烷基苯横酸钢、十四烷基苯横酸钢、十六烷基苯横酸钢 中的一种或几种混合。
[000引所述的起泡剂为阴离子型表面活性剂和非离子表面活性剂复配。阴离子表面活性 剂价格低，应用广，发泡能力强，起泡剂优选烷基硫酸盐、烷基苯横酸盐、a-締基横酸钢和 脂肪醇聚氧乙締酸中的两种及W上复配得到。烷基硫酸盐优选易溶于水，与其它表面活性 剂配伍性好，具有非常好的发泡能力，如十二烷基硫酸钢，十六烷基硫酸钢和十八烷基硫酸 钢等。烷基苯横酸盐是黄色油状液体，具有良好的发泡力和泡沫稳定性，优选十二烷基苯横 酸钢、十四烷基苯横酸钢、十六烷基苯横酸钢中的一种或者两种及W上混合物。非离子表面 活性剂优选a-締基横酸钢，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] 所述的稳泡剂为娃树脂聚酸乳液、簇甲基纤维素、聚丙締酷胺和挪子油脂肪酸二 乙醇酷胺一种或两种及W上的混合物。其中，娃树脂聚酸乳液类与直链阴离子表面活性剂 如十二烷基硫酸钢、a-締基横酸钢和十二烷基苯横酸钢等复配，具有优异的稳泡效果，性 能良好，稳泡持久；挪子油脂肪酸二乙醇酷胺，加入起泡液中，通过协同作用增强表面吸附 分子间的相互作用，使表面吸附膜强度增大，W提高薄膜的质量，增加薄膜的弹性，减小泡 沫的透气性，从而提高泡沫的稳定性。簇甲基纤维素和聚丙締酷胺是属于增黏性稳泡剂，主 要是通过提高液相黏度来减缓泡沫的排液速率，提高泡沫的稳定性，因而可W明显延长泡 沫的半衰期。
[0010] 本发明具有W下优点：制备流程简单，速溶于水，与其它的±压平衡盾构泡沫剂相 比，浓度较低时也能表现出更高的发泡膨胀倍率、更长的半衰期即更好的泡沫稳定性。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合实施例，对本发明作详细描述。
[001引 实施例1 各原料组分的重量百分比为： 十二烷基硫酸钢 10. 0% 十二烷基苯横酸钢 1.0% 曰-締基横酸钢 5. 0% 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5% 娃树脂聚酸乳液 0. 3% 水 83. 常溫下将各组分按比例混合慢速揽拌均匀，调节抑约为6,即得到本发明实施例1的± 体改良剂。
[001引 实施例2 各原料组分的重量百分比为： 十二烷基硫酸钢 12. 0% 十二烷基苯横酸钢 3. 0% 曰-締基横酸钢 0. 5 % 脂肪醇聚氧乙締酸 0.5% 娃树脂聚酸乳液 0. 3% 簇甲基纤维素 0.2% 水 83. 50/0 常溫下将各组分按比例混合慢速揽拌均匀，用调节抑约为6,即得到本发明实施例2的 上体改良剂。
[0014]实施例3 十二烷基硫酸钢 5. 0% 十二烧苯横酸钢 0. 3% a-締基横酸钢 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% 簇甲基纤维素 0.2% 水 78. 3〇/〇 常溫下将各组分按比例混合慢速揽拌均匀，调节抑约为6,即得到本发明实施例3的± 体改良剂。
[001引 实验例1 为了评价本发明泡沫剂和其它市售产品性能差异，W发泡倍率和稳定性作为其评价指 标。根据文献，目前应用于±压平衡式盾构施工中的泡沫剂的发泡率为5~20 ;泡沫稳定 性或者半衰期应大于5min。
[0016] 室溫下采用200ml0.5% (固含）的泡沫剂溶液，通过恒定的揽拌速率(大于 1000 rpm)和揽拌时间（3min)制备泡沫，对比起发泡倍率和泡沫半衰期，结果见表1所示。
[0017] 表1泡沫发泡倍率和半衰期比较
将上述实施例中的泡沫剂的基本指标与市面上的普通泡沫剂进行对比，通过表1的对 比可W看出，本发明实施例中的泡沫剂比普通的市售泡沫剂的发泡倍率更高，半衰期更长， 稳定性更好。
[001引实验例2 泡沫混合±的渗透系数是泡沫改良±体性能好坏的一个重要指标，采用变水头渗透 装置进行测量。利用自制砂±模拟泡沫改性±体，其中砂±级配（0. 15~0. 3mm占20%， 0. 3~0. 6mm占45%，0. 6~1. 18mm占35%)，含水率为10%，泡沫浓度为0. 5%，泡沫注入率约为 22% (体积/质量)，实验结果见表2。
[0019]表2砂-泡沫混合±渗透系数对比
将实施例中的泡沫剂和市售泡沫剂进行渗透性的对比，实施例I的泡沫剂与泰虹声 (THS-266)都能使原±的渗透系数由数量级10 3减小到10 4,但实施例1的渗透系数低于泰 虹声，说明实施例1能够更好地降低±体的渗透系数。
【主权项】
1. 一种土压平衡盾构用土体改良剂，其特征在于：该改良剂由起泡剂、稳泡剂及水混 合而成，其重量百分比为： 起泡剂 2. 3~49% 稳泡剂 0. 1~2% 余量为水； 其中，所述起泡剂包括烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯 醚，各物质重量百分比为： 烷基硫酸盐 1~13% 烷基苯磺酸盐 0. 3~18% α-烯基磺酸钠 0. 5~15% 脂肪醇聚氧乙烯醚 〇.5~3% 所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇 酰胺中的一种或几种混合。2. 根据权利要求1所述的土体改良剂，其特征在于：所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸 钠、十二烷基硫酸铵、十六烷基硫酸钠及十八烷基硫酸钠中的一种或几种混合。3. 根据权利要求1所述的土体改良剂，其特征在于：所述烷基苯磺酸盐为十二烷基苯 磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或几种混合。
【专利摘要】本发明涉及一种土压平衡盾构用土体改良剂，该土体改良剂为一种泡沫剂，由起泡剂、稳泡剂及水混合而成，其中起泡剂为烷基硫酸钠、烷基苯磺酸盐、α-烯基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，各组分占的重量百分比为：烷基硫酸钠1~13%、烷基苯磺酸盐0.3~18%，α-烯基磺酸钠0.5~15%，脂肪醇聚氧乙烯醚0.5~3%，稳泡剂0.1~2%，余量为水。本发明可用于土压平衡盾构施工，对不同地质结构的开挖面均有良好的稳定作用，与其它泡沫剂相比，具有更高的发泡膨胀倍率，更好的稳定性，能更好的改善土体的塑流性和渗透性。
【IPC分类】C09K17/32, C09K103/00, C09K17/18
【公开号】CN105295933
【申请号】CN201510820378
【发明人】王伟山, 田萌, 冯中军, 傅乐峰
【申请人】上海三瑞高分子材料股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月24日