一种土压平衡盾构泡沫剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及盾构施工技术领域，尤其涉及到一种土压平衡盾构施工专用泡沫剂的 配方及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 随着城市地下空间的发展，用于地下空间施工的盾构施工法，是现代城市隧道建 设卓有成效的施工方法。其中，土压平衡式盾构技术由于适用的地质条件由软弱粘性土到 砂和砂砾土，范围不断扩展，因此得到广泛应用，并且以其技术和经济上的优越性，己经成 为隧道建设的主流。
[0003] 随着地下工程的进一步扩大，不同地区的土层性质不同，即地质条件各不相同，而 土压平衡式盾构施工成功的关键是将开挖面切削下来的土体在压力舱内调整成一种"塑性 流动状态"，以免开挖土在压力舱内发生闭塞、结饼、喷涌和开挖面失稳等工程事故。当地质 条件不适合，就必须向开挖面和压力舱内注入添加剂。目前市场上的国内发泡剂的质量在 土体改良性上还需要改进。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决目前国产泡沫剂泡沫均匀性、稳定性、润滑性和渗透性、对目的物 的吸附力、起泡力等各项性能有限，不能完全满足各种盾构施工环境对泡沫的要求的现状， 提供了一种高效的土压平衡盾构施工专用泡沫剂。
[0005] -种土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土压平衡盾构 泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 4-15% 十六烷基二甲基氣化按1_1〇% 椰油酰胺基丙基甜菜碱2-8% 十二烷基二甲基氧化铵1-5% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.5% 增粘剂 0. 1-2. 0% 余量为水。
[0006] 在一个实施方案中，所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计 算，所述土压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 6-12% 十六烷基三甲基氯化铵2-8% 椰油酰胺基丙基甜菜碱3-7% 十二烷基二甲基氧化按2-4% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.5% 增粘剂 0. 1-2. 0% 余量为水。
[0007] 在另一个实施方案中，所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比 计算，所述土压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 7-11% 十六烷基三甲基氯化铵5-7% 椰油酰胺基丙基甜菜碱4-6% 十二烷基二甲基氧化按2-4% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.3% 增粘剂 0. 1-1. 0% 余量为水。
[0008] 在又一个实施方案中，所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比 计算，所述土压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 9% 十六烷基三甲基氯化铵6% 椰油酰胺基丙基甜菜碱5% 十二烷基二甲基氧化铵3% 乙二胺四乙酸二钠 0.1% 增粘剂 1.0% 余量为水。
[0009] 所述的增粘剂为氯化铵、氯化钠、硫酸铵中的一种或几种。
[0010] 在一些实施例中，所述的土压平衡盾构泡沫剂的制备工艺如下：在常温搅拌下， 将十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、椰油酰胺基丙基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化 铵、乙二胺四乙酸二钠依次加入到去离子水中，搅拌均匀后添加增粘剂，再次搅拌均匀后制 成外观为无色透明的水溶性液体，该液体在温度为25 °C下的密度为1. 00 ±0. 10g/ml，pH 值在6~8之间。
[0011] 术语"常温"指环境温度为25-35 °C，优选30 °C。
[0012] 本发明所提供的泡沫剂配方以简单的配方达到高效的作用，特别采用具有优良渗 透性、柔化、乳化作用及杀菌性能的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵，与其他表面 活性剂配伍。本发明土压平衡盾构泡沫剂绿色环保，发泡率不低于30倍、泡沫半衰期不低 于30分钟，渗透性优良，润滑性好，能有效提高开挖土体的流动性和止水性，同时，防止泥 土粘附刀盘，防止结饼现象的发生，助于土压平衡盾构机在不同地质环境下的顺利施工。
[0013] 本发明的泡沫剂与传统产品相比，具有如下优点： 1.改良土壤的塑性、流动性和防渗性，保持开挖面的稳定。
[0014] 2.改善密封土舱内渣土的和易性及流动性，保护刀具，降低刀盘扭矩。
[0015] 3.使开挖出来的土体成为流塑状态，便于出土，也减少出土系统的磨损； 4.使土体在螺旋输送机内形成土塞，有效的防止喷涌的发生；5.本发明泡沫剂的发 泡率高达25倍，半衰期不低于30分钟，泡沫丰富稳定，渗透性优良，柔化性好，对于土体和 盾构机刀盘均有良好的润滑作用，利于盾构机安全施工。
[0016] 6.本发明选用的原料均为符合国家标准的绿色环保化工产品，制得的泡沫剂绿色 环保，对土壤无污染。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面进一步披露一些非 限制实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0018] 本发明所使用的物料和试剂均可以从市场上购得或者可以通过本发明所描述的 方法制备而得。
[0019] 实施例1 本实施例中土压平衡盾构机专用泡沫剂，按照百分比计算，由以下成份组成：十二烷 基硫酸钠6%，十六烷基三甲基氯化铵8%，椰油酰胺基丙基甜菜碱6%，十二烷基二甲基氧化 铵3%，乙二胺四乙酸二钠0. 2%，氯化铵1. 0%，余量为水75. 8%。
[0020] 在常温下将实施例一各组分混合搅拌均匀制得泡沫剂，制得的泡沫剂产品的理 化指标如下表：
实施例一制得产品的发泡率为30倍，稳泡时间为35分钟。
[0021] 实施例2 本实施例中土压平衡盾构机专用泡沫剂，按照百分比计算，由以下成份组成：十二烷 基硫酸钠9%，十六烷基三甲基氯化铵6%，椰油酰胺基丙基甜菜碱5%，十二烷基二甲基氧 化铵3%，乙二胺四乙酸二钠0. 1%，硫酸铵1. 5%，水74. 6%。
[0022] 在使用本发明中的发泡剂时，由于发泡剂在使用时需要加水稀释，因此不同的地 层建议的用量为下表，按重量百分比计，如此可以获得更好的效果。
[0023] 本发明实施例1和2所提供泡沫剂的使用效果如下：
由上面的数据可知，本发明中的发泡剂在盾构施工中表现出极好的润滑性能，显著降 低刀盘的扭矩，极大提高掘进速度，能很好地满足土压平衡盾构机掘进过程中改良渣土的 要求。
[0024] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故 但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之 内。
【主权项】
1. 一种土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土压平衡盾构泡 沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 4-15% 十六烷基二甲基氣化按1_1〇% 椰油酰胺基丙基甜菜碱2-8% 十二烷基二甲基氧化铵1-5% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.5% 增粘剂 0. 1-2. 0% 余量为水。2. 权利要求1所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土 压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 6-12% 十六烷基三甲基氯化铵2-8% 椰油酰胺基丙基甜菜碱3-7% 十二烷基二甲基氧化按2-4% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.5% 增粘剂 0. 1-2. 0% 余量为水。3. 权利要求1所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土 压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 7-11% 十六烷基三甲基氯化铵5-7% 椰油酰胺基丙基甜菜碱4-6% 十二烷基二甲基氧化按2-4% 乙二胺四乙酸二钠 0.1-0.3% 增粘剂 0. 1-1. 0% 余量为水。4. 权利要求1所述的土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土 压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成： 十二烷基硫酸钠 9% 十六烷基三甲基氯化铵6% 椰油酰胺基丙基甜菜碱5% 十二烷基二甲基氧化铵3% 乙二胺四乙酸二钠 0.1% 增粘剂 1.0% 余量为水。5. 如权利要求1-4任一所述的土压平衡盾构泡沫剂，所述的增粘剂为氯化铵、氯化钠、 硫酸铵中的一种或几种。6. 如权利要求1-5任一所述的土压平衡盾构泡沫剂，其在温度为25°C下的密度为 I. 00±0. 10g/ml，pH 值在 6~8 之间。7.如权利要求1-6任一所述的土压平衡盾构泡沫剂，其制备工艺如下：在常温搅拌下， 将十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、椰油酰胺基丙基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化 铵、乙二胺四乙酸二钠依次加入到去离子水中，搅拌均匀后添加增粘剂，再次搅拌均匀后制 成外观为无色透明的水溶性液体。
【专利摘要】本发明涉及一种土压平衡盾构泡沫剂及其制备工艺，所述土压平衡盾构泡沫剂，其特征在于，按照所占百分比计算，所述土压平衡盾构泡沫剂由以下重量百分比的原料制成：十二烷基硫酸钠4-15%，十六烷基三甲基氯化铵1-10%，椰油酰胺基丙基甜菜碱2-8%，十二烷基二甲基氧化铵1-5%，乙二胺四乙酸二钠0.1-0.5%，增粘剂 0.1-2.0%，余量为水。本发明所提供的泡沫剂配方以简单的配方达到高效的作用，特别采用具有优良渗透性、柔化、乳化作用及杀菌性能的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵，与其他表面活性剂配伍。本发明土压平衡盾构泡沫剂绿色环保、渗透性优良、润滑性好，能有效提高开挖土体的流动性和止水性。
【IPC分类】C09K17/40, C09K103/00
【公开号】CN104946263
【申请号】CN201510301538
【发明人】郭亚莹, 吴矾
【申请人】厦门诺恩斯科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月4日