隧道盲管结晶堵塞清除剂的制作方法

文档序号:17067138发布日期:2019-03-08 23:00阅读:749来源:国知局

本发明属于一种隧道盲管结晶堵塞疏通方法,特别涉及一种隧道盲管结晶堵塞清除剂。



背景技术:

随着社会经济的发展,我国无论是公路、铁路交通,都建设或将建设大量的隧道,但是无论山体隧道或海底隧道都需要面对隧道渗漏水的考验。为了解决隧道的渗漏水问题,除了一些常规的防排水设计,大部分隧道都采用了纵向与环形铺设排水盲管的方式进行排水。但是,仍然不能解决目前隧道渗漏水已经成为普遍存在的隧道病,究其原因主要是由于地下水及海水中的溶解质经过长时间的结晶后,堵塞隧道内的透水盲管的透水孔,而设计上又没有有效的反冲洗设计措施,造成水不能渗入排水盲管,从而使排水盲管的作用失效。造成隧道衬砌背后的地下水越积越多,地下水越来越高,隧道会逐步渗水,大大缩短隧道的使用寿命,或造成隧道的坍塌等更严重的事故。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种能对隧道盲管进行清洗,疏通隧道盲管因为结晶而造成的堵塞,从而保证隧道结构安全的隧道盲管结晶堵塞清除剂。

为实现上述目的,本发明的解决方案是:一种隧道盲管结晶堵塞清除剂,由以下质量百分比的物质组成,甲酸20%--30%,柠檬酸10%--15%,v98增稠润滑剂1.0%--1.5%,水53.5%--69%。

一种隧道盲管结晶堵塞清除剂,其优选方案为,由以下质量百分比的物质组成,

甲酸20%,柠檬酸10%,v98增稠润滑剂1.0%,水69%。

一种隧道盲管结晶堵塞清除剂,其最佳方案为,由以下质量百分比的物质组成,

甲酸30%,柠檬酸15%,v98增稠润滑剂1.5%,水53.5%。

隧道盲管堵塞,主要是钙镁离子形成的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐沉淀,溶解这些盐并且尽量不影响隧道防排水系统功能及混凝土,不对环境和生态构成严重影响是这个问题的焦点。另外,所要考虑的是,施工方便、清淤速度和成本状况等。

因此,在采用上述发明方案的过程中,进行了大量的实验,以下是实验方案,从这些实验方案中可以看出,最后选择本发明所述方案的合理性。

一、实验方案:

a.络合法:考虑到不影响隧道防排水系统功能及混凝土,不对环境和生态构成严重影响,络合法是容易想到的方法。最常用的钙镁离子络合剂主要是edta(乙二胺四乙酸二钠)钙离子络合剂,nh4cl饱和溶液,亚氨基二琥珀酸钠(ids)等针对钙离子的络合剂。

a.乙二胺四乙酸二钠作为络合剂单独使用

按照edta:水=4g:100g,配成溶液。将一克盲管堵塞固体样品放入edta溶液中,有少量气体放出,速速很慢,放置一段时间后,固体仍有剩余,将edta用氨水调节至碱性,放入样品后,固体未溶解,无气体放出。

b.弱酸+络合剂

随后,配置nh4cl饱和溶液(氯化铵显弱酸性),取上层清液作为钙离子络合剂。当加入固体样品后,固体未溶解,也无气体放出,说明氯化铵酸性不够。

这种弱酸+络合剂的方法没有成功。

c.将柠檬酸作为络合剂

柠檬酸既是络合剂,同时兼具酸性。配置柠檬酸:水=5g:100g溶液,将固体样品加入其中,有气体冒出,反应较慢。主要是酸性在起作用。

小结:只用络合剂去处理样品固体,效果甚微,固体溶解较少,不可行。

b.洗涤法

利用起泡剂,增稠剂等配置水溶液,降低沉淀物的附着力,利用水洗的方法将固体冲至脱落。

首先,配置十二烷基磺酸钠溶液(2%-5%),加入固体后,固体不溶解,配置酸性增稠剂,提高液体粘稠度及其润滑性,加入样品后,固体仍不溶解,但液体变得较为滑润。单独使用络合剂及其表面活性剂,增稠剂等都无法直接将样品固体溶解。

c.酸法

常用酸试剂有无机酸和有机酸。无机酸只能用盐酸,磷酸不能使用,因为磷酸钙、磷酸镁是不溶于水的,无法达到去除固体的目的。硫酸也不能用,因为硫酸钙也是微溶的。

有机酸比较多,如醋酸,甲酸,柠檬酸、乳酸、草酸、酒石酸等。但是有机酸都属于弱酸,有些酸性不够,溶解效果不好,有些价格太贵。

2h++mco3→m2++co2+h2om=ca,mg

溶解原理:

a.盐酸溶解法

盐酸是传统强酸之一,另外两种为硫酸和硝酸。硫酸因为在反应中生成硫酸钙微溶于水,效果不理想。硝酸在溶解过程中容易产生有毒气体(no,n2o等),同时也具有氧化性,一般慎选。三强酸都对钢筋、水泥有明显且快速的腐蚀作用。

表1:盐酸溶解效果

结论:a.在未加热(室温)的情况下,不需要任何外在辅助条件,单纯使用盐酸,便可以很好的实现固体物质的溶解。b.盐酸对钢筋、水泥(即使是耐酸水泥)都有很强的腐蚀作用。c.盐酸残留到环境中,会对自然环境水质产生较大影响,氯离子会造成土壤盐碱化。建议用稀盐酸,或者最好不使用盐酸。

b.醋酸溶解法

在有机酸中,醋酸是最常见的酸(日常我们的生活中酸性调味品醋,就是醋酸的水溶液),价格也相对较低。

表2:醋酸溶解效果

结论:醋酸总体来说活性较低,固体物质溶解较慢,单独使用不够理想。

c.甲酸溶解法

甲酸是有机酸中含有一个碳原子的酸,也是最简单的有机酸。酸性比醋酸要强很多,但是仍然属于弱酸。

表3:甲酸溶解效果

表4:甲酸对钢筋及水泥的影响

结论:甲酸具有还原性,可以光降解、生物降解和氧化降解,对环境影响相对较小;室温下对水泥有腐蚀性(隧道施工时,对于排水管道用水泥部位,建议用耐酸水泥),对钢筋腐蚀性小,推荐使用。

d.柠檬酸溶解效果

20%柠檬酸溶液室温下对固体的溶解速度较慢,但是对于比较牢固的硫酸钙沉淀具有降低附着力的作用,这样在用高压水枪冲洗过程中,使固体容易疏松脱落。在加热时,溶解速度较快。

e.混合酸溶解效果

表5:混合酸溶解效果

结论:加入盐酸以后,首先盐酸与固体物质反应,当盐酸消耗时,弱酸甲酸和醋酸皆可以补充氢离子,使固体可以继续溶解,所以加入稀盐酸溶解固体是可行的。甲酸与柠檬酸混合,在室温下反应稍慢,但是溶解量较大,只是时间略长;当加热时,反应速度有较快提升,效果比较理想。

f.酸对钢筋水泥的影响

表6:酸对钢筋的影响

表7:酸对水泥的影响

结论:盐酸在室温下对钢筋、水泥有明显腐蚀作用;甲酸、醋酸、柠檬酸在室温下对钢筋腐蚀较慢;甲酸在室温下对水泥有腐蚀,醋酸和柠檬酸室温下对水泥影响较小,但是较稀甲酸对水泥腐蚀较慢。

d.综合法

首先利用酸的作用,使难溶于水的固体样品溶解,释放出溶于水的金属离子,其次,利用络合剂,与已经溶于水中的金属离子进行络合固定,形成可溶性的络合物,随后,利用加入的表面活性剂、增稠剂等提高液体及容器内表面的润滑性,降低沉淀物对管道的附着力,最后,利用水压,将已溶解的络合物及其松动的附着物用水冲出。

a.edta:柠檬酸:十二烷基磺酸钠:水=4:4:1:100;

常温下:加入1g样品,样品溶解,持续冒泡,持续时间较长,但速度较为缓慢,有少量泡沫产生。

热溶剂下:加入1g固体,大量泡沫产生,大块样品碎裂,变为较小固体,但固体溶解速度还是相对较慢。

b.甲酸:柠檬酸:纤维素钠:水=3:1:0.4:15

常温下,加入1g固体,固体溶解,有气体放出,前期速度较快,后期变缓,随后加入热水后,反应又变剧烈。

当使用热水配置溶液,固体样品迅速溶解,反应后期,温度降低,速度稍微放缓。

c.醋酸:柠檬酸:水=5:4:100

室温反应较慢,可能还是酸必不够。

加热到60℃溶解1g固体,反应剧烈,有气泡放出。

d.甲酸+柠檬酸+v98增稠润滑剂+水=20ml+5g+1ml+50ml

室温下反应较快,效果较好。

e.甲酸+柠檬酸+v98增稠润滑剂+水=10ml+5g+1ml+50ml

热水中反应较快,效果较好。

总结:通过系统实验,我们发现盐酸溶解效果好,对盲管固体、钢筋、水泥皆有溶解腐蚀作用,对环境也有不很影响。不论是室温施工,还是加热状态都可使用,效果很好。

采用上述隧道盲管结晶堵塞清除剂,将配比好的清除剂注入到隧道盲管内,使清除剂与隧道盲管内的结晶充分反应,达到溶解堵塞结晶目的,促使盲管的排水顺畅。从而有效的解决了隧道盲管的堵塞问题,大大降低了隧道因渗水造成的坍塌危险,保证了隧道的结构安全。清洗后的清除剂可通过回收装置进行回收利用,可以有效保护环境,避免污染。

具体实施方式

实施例1

将甲酸20㎏,柠檬酸10㎏,v98增稠润滑剂1㎏,水69kg在常温状态下混合制成隧道盲管结晶堵塞清除剂,然后将上述清除剂注入隧道盲管,使其与隧道盲管内的结晶充分反应,待清除剂回收时呈透明状即完成清洗作业;若回收的清除剂液体浑浊时,可适当延迟作业时间。

实施例2

将甲酸30㎏,柠檬酸15㎏,v98增稠润滑剂1.5㎏,水53.5kg在常温状态下混合制成隧道盲管结晶堵塞清除剂,然后将上述清除剂注入隧道盲管,使其与隧道盲管内的结晶充分反应,待清除剂回收时呈透明状即完成清洗作业;若回收的清除剂液体浑浊时,可适当延迟作业时间。

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