一種用于盾構機的泡沫劑及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種用于盾構機的泡沫劑，由以下組分組成：HZ?BS，發泡劑，穩泡劑，水質穩定劑，防腐劑和去離子水。通過將水質穩定劑、穩泡劑、發泡劑、HZ?BS、防腐劑依次勻速緩慢加入去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。本發明的用于盾構機的泡沫劑能減少殼體與刀盤上粘土的粘著力，有效降低扭矩，提高盾構機的工作效率，延長盾構機的使用壽命，同時兼具改良土壤塑性，保持開挖面的穩定性，增加泥土的流動性，減小摩擦系數，使泥土均質化，調整土倉壓力，且制備方法簡單，對提高盾構機工作效率，推動城市建設具有重要意義。
【專利說明】
一種用于盾構機的泡沬劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及盾構施工技術領域，具體涉及一種用于盾構機的泡沫劑及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著城市地下空間的快速建設和發展，盾構施工應用于城市隧道建設中頗有成 效，而用于盾構機的泡沫劑作為盾構機工作的輔助助劑，對盾構機的工作效率起著至關重 要的作用。用于盾構機的泡沫劑是由多種表面活性劑、穩定劑、強化劑和滲透劑等復配而 成，載體為水。在工作過程中，泡沫劑與水混合，在盾構機刀盤、壓力艙和排土器的發泡裝置 內，經壓縮空氣的作用，發出無數氣泡，同時被注入到盾構機內與開挖土混合，對開挖土進 行改良，使開挖土呈"塑性流動狀態"，保證盾構的順利進行。
[0003] 而在目前的國內地鐵建設中，常用的手段是采用各種進口添加劑進行土體改良來 鋪輔助盾構機施工，從實際施工的情況來看，確實能有效的降低刀盤的扭矩，保證施工的順 利進行，但是一般常用的添加劑有膨潤土泥漿，氣泡等，由于使用膨潤土泥漿需添加附屬設 備進行廢土處理，占用施工場地，增加成本，進而突出了用于盾構機的泡沫劑的優越性。然 后由于國內研制生產盾構用發泡劑發泡效果差，產品質量上良莠不齊，使得在盾構施工過 程中存在安全隱患，造成了國內地鐵隧道的盾構施工大都采用進口材料，成本高昂，因此， 發明創造一種用于盾構機的泡沫劑及其制備方法對提高盾構機工作效率，推動城市建設具 有重要意義。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種用于盾構機的泡沫劑及其制備方法，通過本發明的用 于盾構機的泡沫劑助力盾構施工，解決盾構機在工作環境中的磨損快、工作效率低的問題， 補齊國內盾構機專用發泡劑的短板，提高盾構機工作效率、減小盾構機磨損、改善盾構機工 作環境、延長盾構機使用壽命，借此推動城市建設發展。
[0005] 為解決上述問題，本發明采用以下技術方案：
[0006] -種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于，由以下組分以重量份計組成： HZ-BS 6.5-8.0, 發泡劑 6.0-8.0, 穩泡劑 3.0-4.0，
[0007] 水質穩定劑 0.2-0.3， 防腐劑 0-0.2， 去離子水 800-840,
[0008] 其中，所述HZ-BS主要為丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以2-4:1的 質量配比制備而成，具有為液體增稠和乳化的作用，能顯著提高其他助劑的性能，降低其他 助劑的使用量，減小原料成本。
[0009]進一步地，所述發泡劑為十二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇 聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)中的一種或多種。
[0010]進一步地，所述穩泡劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇 酰胺、磺化棕櫚酸甲酯中的一種或多種。
[0011]進一步地，所述水質穩定劑為乙二胺四乙酸二鈉。
[0012] 進一步地，所述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 酸及其鹽類中的一種或多種。
[0013] -種制備上述用于盾構機的泡沫劑的方法:在環境溫度為23-27Γ下，將水質穩定 劑、穩泡劑、發泡劑、HZ-BS、防腐劑依次勻速緩慢加入去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩 個相鄰助劑加入時間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0014] 本發明制備的用于盾構機的泡沫劑，在工作過程中，用于盾構機的泡沫劑與水混 合，在盾構機刀盤、壓力艙和排土器的發泡裝置內，經壓縮空氣的作用，發出無數直徑為 30 - 400微米的氣泡，同時被注入到盾構機內與開挖土混合，對開挖土進行改良，使開挖土 呈"塑性流動狀態"，保證盾構的順利進行。泡沫本身具有一定的強度，產生一定的支承作 用，使開挖土的流動性提高，壓力艙內土體不易堵塞，同時能降低刀盤和排土器的扭矩，利 于穩定掘進。由于微細氣泡的潤滑作用，可以防止開挖土粘附刀盤面板和壓力艙內壁，利于 正常開挖。同時，氣泡可以置換開挖土顆粒間隙中的水，提高開挖土的止水性，防止地下水 位高的砂地層中"噴涌"現象的發生。此外，由于氣泡具有壓縮性，可以提高改良后的開挖土 的壓縮性，從而抑制"結餅"問題的發生，并使開挖土壓變動小，利于開挖面的穩定。經泡沫 劑改良后的開挖土，具有良好的流動性，使出土變得更容易。由于泡沫從盾構壓力艙排出時 有一個減壓過程，會自行破泡，因此不用加入消泡劑。
[0015] 本發明的一種用于盾構機的泡沫劑及其制備方法，與現有技術相比，其突出的特 點和優異的效果在于：
[0016] 1.本發明的用于盾構機的泡沫劑能減少殼體與刀盤上粘土的粘著力，有效降低扭 矩，提高盾構機的工作效率，延長盾構機的使用壽命；
[0017] 2.本發明的用于盾構機的泡沫劑具有不僅具有改良土壤塑性，保持開挖面的穩定 性的作用，還能增加泥土的流動性，減小摩擦系數，使泥土均質化，調整土倉壓力；
[0018] 3.本發明的用于盾構機的泡沫劑應用效果好，制備方法簡單，具有廣闊的市場價 值。
【具體實施方式】
[0019] 以下通過【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明 的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術 知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發明的范圍內。
[0020] 實施例1
[0021 ] -種用于盾構機的泡沫劑：
[0022]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.2的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.5的十二烷基二甲基氧化胺穩泡劑，重量份為2.0的十二烷基硫酸鈉(K12)、2.7的脂肪 醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和2.5的椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)發泡劑，重量份為7.0的丙 烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3:1的質量配比制備而成的HZ-BS依次勻速緩 慢加入重量份為821的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時間間隔 15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0023] 實施例2
[0024] 一種用于盾構機的泡沫劑：
[0025]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.2的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.0聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和烷基醇酰胺1.2:1:1的混合穩泡劑，重量份為6.0發泡劑十 二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰油酰胺 基丙基甜菜堿(CAB) 1:1:1:1的混合發泡劑，重量份為6.5的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸(AMPS)以2:1的質量配比制備而成的HZ-BS，重量份為0.2防腐劑甲基氯異咪唑啉酮 依次勻速緩慢加入重量份為800的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時 間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0026] 實施例3
[0027] 一種用于盾構機的泡沫劑：
[0028]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.3的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為4.0聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯1.2:1.1:1:1 的混合穩泡劑，重量份為8.0十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰 油酰胺基丙基甜菜堿(CAB) 1:1:1.2的混合發泡劑，重量份為8.0的丙烯酸和2-丙烯酰胺基- 2-甲基丙磺酸(AMPS)以4:1的質量配比制備而成的HZ-BS、重量份為0.1異噻唑啉酮、苯甲酸 和山梨酸1.3:1.1:1的混合防腐劑依次勻速緩慢加入重量份為840的去離子水中，加入過程 中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫 劑。
[0029] 實施例4
[0030] 一種用于盾構機的泡沫劑：
[0031]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.3的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.4聚丙烯酰胺和十二烷基二甲基氧化胺1.4:1的混合穩泡劑，重量份為7.2十二烷基 硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)和椰油酰胺基丙基 甜菜堿(CAB) 1.2:1:1.1:0.8的混合發泡劑，重量份為7.4丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙 磺酸(AMPS)以2.8:1的質量配比制備而成的HZ-BS、重量份為0.05防腐劑甲基氯異咪唑啉酮 依次勻速緩慢加入重量份為816的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時 間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0032] 實施例5
[0033] 一種用于盾構機的泡沫劑：
[0034]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.24的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.8十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯1:1.3:1.2的混合穩泡 劑，重量份為7.4十二烷基硫酸鈉(Κ 12)和椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)l: 1.3的混合發泡劑， 重量份為7.6的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3.4:1的質量配比制備而成 的HZ-BS依次勻速緩慢加入重量份為834的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助 劑加入時間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0035] 實施例6
[0036] -種用于盾構機的泡沫劑：
[0037]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.26的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.2聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯 1.1:1:1:1.2 :1的混合穩泡劑，重量份為6.9十二烷基硫酸鈉(Κ12)、十二烷基苯磺酸鈉 (LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB) 1:1.2:1.1:1的混合 發泡劑，重量份為7.7丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3.6:1的質量配比制 備而成的HZ-BS、重量份為0.12甲基氯異咪唑啉酮、異噻唑啉酮、苯甲酸鈉1.3:1:1的混合防 腐劑依次勻速緩慢加入重量份為818的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加 入時間間隔15min，攪拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0038] 實施例7
[0039] 一種用于盾構機的泡沫劑：
[0040]在環境溫度為23-27Γ下，將重量份為0.28的乙二胺四乙酸二鈉水質穩定劑，重量 份為3.9:聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺和α-磺化棕櫚酸甲酯 1.3 :1.1:1:1:1.2的混合穩泡劑，重量份為6.8十二烷基硫酸鈉(Κ12)、十二烷基苯磺酸鈉 (LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB)0.9:1.3:1:1.1的混 合發泡劑，重量份為7.2丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)以3:1的質量配比制 備而成的HZ-BS、重量份為0.1異噻唑啉酮和山梨酸鈉1.2:1的混合防腐劑依次勻速緩慢加 入重量份為820的去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時間間隔15min，攪 拌混合均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
[0041]本發明用于盾構機的泡沫劑的指數指標如下表：
【主權項】
1. 一種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于，由以下組分以重量份計組成： HZ-BS 6.5-8.0， 發泡劑 6.0-8.0， 穩泡劑 3.0-4.0， 水質穩定劑 0.2-0.3， 防腐劑 0-0.2， 去離子水 800-840， 所述HZ-BS主要為丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以2-4:1的質量配比配制而 成。2. 根據權利要求1所述的一種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于:所述發泡劑為十二烷 基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、椰油酰胺基丙基甜菜堿中的一種 或多種。3. 根據權利要求1所述的一種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于:所述穩泡劑聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺、α-磺化棕櫚酸甲酯中的一種或多種。4. 根據權利要求1所述的一種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于:所述水質穩定劑為乙 二胺四乙酸二鈉。5. 根據權利要求1所述的一種用于盾構機的泡沫劑，其特征在于:所述防腐劑為甲基氯 異咪唑啉酮、異噻唑啉酮、苯甲酸及其鹽類、山梨酸及其鹽類中的一種或多種。6. -種制備權利要求1所述的用于盾構機的泡沫劑的方法，其特征在于，由以下步驟制 備而成:在環境溫度為23-27 °C下，將水質穩定劑、穩泡劑、發泡劑、HZ-BS、防腐劑依次勻速 緩慢加入去離子水中，加入過程中混合攪拌，兩個相鄰助劑加入時間間隔15min，攪拌混合 均勻后制得用于盾構機的泡沫劑。
【文檔編號】C09K17/14GK105969368SQ201610319993
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】任豪, 王虎生, 賈維龍, 陳鵬明
【申請人】四川恒澤建材有限公司