[发明专利]一种产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，本发明涉及一种土压平衡式盾构施工用泡沫剂。

背景技术

目前中国地铁工程建设迅猛发展，地铁隧道施工经常用到土压平衡盾构技术，这一技术的关键是要土体保持塑性流动状态，在施工中通常是向盾构机内注入一定的泡沫对土体进行改良。地下土层的结构千差万别，在以砂土为主的地层施工时，由于地层渗透系数大，地下水易从开挖面渗入，导致开挖面失稳和螺旋输送机口喷涌发生，从而影响盾构机的掘进；砂土之间结合力不强，容易分散，在渣土的传输过程中，发生散落、塌陷，从而减缓渣土的排放，影响掘进工作效率。现国内外所研究和生产的泡沫剂均为通用型泡沫剂，并没有专门针对砂土的专用型泡沫剂，也没有相关文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供了一种土压平衡盾构机专用泡沫剂，产品能很好地满足土压平衡盾构机掘进过程中改良砂土的要求。主要是添加了增粘剂，利用自身的增粘、增稠性质，改变所产生泡沫的性能，使所发泡沫液膜的粘性和粘度变大，泡沫的粘性增强，能够使改良后的砂土具有更高的可塑性；液体粘度大，不易流动，阻碍了液膜排液，其厚度变小的速率减慢，延缓了液膜破裂，从而使泡沫的稳定性提高。

本发明所述的产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂其按重量百分比计算，由以下组份组成：

脂肪醇聚环氧乙稀醚（AEO-9）4.0%～8.0%，

α-烯烃磺酸钠3.0%～6.0%，

N-十二烷基-β-氨基二丙酸钠1.5%～8. 5%，

增粘剂0.2%～1.5%，

甘油2.0%～3.5%，

水72.5%～89.3%。

本发明所述的产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂，其中增粘剂选用聚乙烯醇，其聚合度为1650~1850，醇解度为76％~89％。

本发明所述产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂的制备方法是：在反应釜内加入约50%的水和全部的甘油，升温到85℃，然后在搅拌条件下加入增粘剂，待增粘剂完全溶解，降温到35℃，依次加入泡沫剂的剩余组分，充分搅拌均匀后，制成外观为无色或淡黄色透明的水溶性液体。

在上述的产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂中：

脂肪醇聚环氧乙稀醚（AEO-9）是天然脂肪醇与环氧乙烷加成物，是一种可生物降解性，环境友好，对皮肤的低刺激性，对酸、碱溶液和硬水都较稳定的非离子表面活性剂，具有均匀的起泡性能，能与各种阴离子、阳离子、非离子表面活性剂以及其他助剂组合使用，从而获得协同效应和高性能产品。

α-烯烃磺酸钠是一种阴离子型表面活性剂，有较好的发泡力，在硬水和软水两种条件下发泡力变化不大。

N-十二烷基-β-氨基二丙酸钠是一种两性表面活性剂,具有良好的耐强酸、强碱和电解质性能,具有优异的泡沫力及泡沫稳定性，能与各种类型表面活性剂配伍，生成的泡沫丰富、细腻、非常稳定。

聚乙烯醇是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物，其物理性质受聚合度、醇解度的影响，本发明选用聚合度为1650~1850，醇解度为76％~89％的聚乙烯醇，可以用于制造水溶性胶粘剂，具有显著的增粘、增稠性能，能够增加泡沫粘性、延长泡沫的稳定时间，属于一种生物可降解高分子材料。

甘油又名丙三醇，是无色透明黏稠液体，无臭，有暖甜味，对聚乙烯醇有增溶作用。

与现有技术相比，本发明泡沫剂具有以下特点：

本发明产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂所产生的泡沫丰富细腻，分布均匀，泡沫粘性强，液膜厚，泡沫稳定时间长，其各项指标均能很好地满足土压平衡式盾构掘进过程中改良砂土的要求，土压平衡盾构法掘进过程中，能够降低砂土的透水性，防止开挖面失稳和螺旋输送机口喷涌发生；改善砂土的聚合性，调整土仓内砂土塑性和流动性，提高渣土传输效率。本发明土压平街式盾构用发泡剂各项指标均能符合盾构施工要求，是盾构机在砂土层施工的专用泡沫剂。

具体实施方式

为详细说明本发明的各种有效成分组成，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

配制产生高粘性泡沫的盾构泡沫剂100g，各个组分含量为：

脂肪醇聚环氧乙稀醚（AEO-9）7g，

α-烯烃磺酸钠3.5g，

N-十二烷基-β-氨基二丙酸钠2g，

增粘剂0.5g，

甘油2g，

水85g。