本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，本發(fā)明涉及一種土壓平衡式盾構(gòu)施工用泡沫劑。
背景技術(shù)：
：目前中國地鐵工程建設(shè)迅猛發(fā)展，地鐵隧道施工經(jīng)常用到土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)，這一技術(shù)的關(guān)鍵是要土體保持塑性流動狀態(tài)，在施工中通常是向盾構(gòu)機內(nèi)注入一定的泡沫對土體進(jìn)行改良。地下土層的結(jié)構(gòu)千差萬別，在以砂土為主的地層施工時，由于地層滲透系數(shù)大，地下水易從開挖面滲入，導(dǎo)致開挖面失穩(wěn)和螺旋輸送機口噴涌發(fā)生，從而影響盾構(gòu)機的掘進(jìn)；砂土之間結(jié)合力不強，容易分散，在渣土的傳輸過程中，發(fā)生散落、塌陷，從而減緩渣土的排放，影響掘進(jìn)工作效率?，F(xiàn)國內(nèi)外所研究和生產(chǎn)的泡沫劑均為通用型泡沫劑，并沒有專門針對砂土的專用型泡沫劑，也沒有相關(guān)文獻(xiàn)報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供了一種土壓平衡盾構(gòu)機專用泡沫劑，產(chǎn)品能很好地滿足土壓平衡盾構(gòu)機掘進(jìn)過程中改良砂土的要求。主要是添加了增粘劑，利用自身的增粘、增稠性質(zhì)，改變所產(chǎn)生泡沫的性能，使所發(fā)泡沫液膜的粘性和粘度變大，泡沫的粘性增強，能夠使改良后的砂土具有更高的可塑性；液體粘度大，不易流動，阻礙了液膜排液，其厚度變小的速率減慢，延緩了液膜破裂，從而使泡沫的穩(wěn)定性提高。本發(fā)明所述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑其按重量百分比計算，由以下組份組成：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）4.0%～8.0%，α-烯烴磺酸鈉3.0%～6.0%，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉1.5%～8.5%，增粘劑0.2%～1.5%，甘油2.0%～3.5%，水72.5%～89.3%。本發(fā)明所述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑，其中增粘劑選用聚乙烯醇，其聚合度為1650~1850，醇解度為76％~89％。本發(fā)明所述產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑的制備方法是：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約50%的水和全部的甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入增粘劑，待增粘劑完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅瞥赏庥^為無色或淡黃色透明的水溶性液體。在上述的產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑中：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）是天然脂肪醇與環(huán)氧乙烷加成物，是一種可生物降解性，環(huán)境友好，對皮膚的低刺激性，對酸、堿溶液和硬水都較穩(wěn)定的非離子表面活性劑，具有均勻的起泡性能，能與各種陰離子、陽離子、非離子表面活性劑以及其他助劑組合使用，從而獲得協(xié)同效應(yīng)和高性能產(chǎn)品。α-烯烴磺酸鈉是一種陰離子型表面活性劑，有較好的發(fā)泡力，在硬水和軟水兩種條件下發(fā)泡力變化不大。n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉是一種兩性表面活性劑,具有良好的耐強酸、強堿和電解質(zhì)性能,具有優(yōu)異的泡沫力及泡沫穩(wěn)定性，能與各種類型表面活性劑配伍，生成的泡沫豐富、細(xì)膩、非常穩(wěn)定。聚乙烯醇是一種用途廣泛的水溶性高分子聚合物，其物理性質(zhì)受聚合度、醇解度的影響，本發(fā)明選用聚合度為1650~1850，醇解度為76％~89％的聚乙烯醇，可以用于制造水溶性膠粘劑，具有顯著的增粘、增稠性能，能夠增加泡沫粘性、延長泡沫的穩(wěn)定時間，屬于一種生物可降解高分子材料。甘油又名丙三醇，是無色透明黏稠液體，無臭，有暖甜味，對聚乙烯醇有增溶作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明泡沫劑具有以下特點：本發(fā)明產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑所產(chǎn)生的泡沫豐富細(xì)膩，分布均勻，泡沫粘性強，液膜厚，泡沫穩(wěn)定時間長，其各項指標(biāo)均能很好地滿足土壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)過程中改良砂土的要求，土壓平衡盾構(gòu)法掘進(jìn)過程中，能夠降低砂土的透水性，防止開挖面失穩(wěn)和螺旋輸送機口噴涌發(fā)生；改善砂土的聚合性，調(diào)整土倉內(nèi)砂土塑性和流動性，提高渣土傳輸效率。本發(fā)明土壓平街式盾構(gòu)用發(fā)泡劑各項指標(biāo)均能符合盾構(gòu)施工要求，是盾構(gòu)機在砂土層施工的專用泡沫劑。具體實施方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的各種有效成分組成，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）7g，α-烯烴磺酸鈉3.5g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉2g，增粘劑0.5g，甘油2g，水85g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入42.5g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.5g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無色的水溶性液體。實施例2配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）5g，α-烯烴磺酸鈉6g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉4g，增粘劑0.8g，甘油2g，水82.2。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入41.1g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.8g聚合度為1650~1850，醇解度為86％~89％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為淡黃色透明的水溶性液體。實施例3配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）7g，α-烯烴磺酸鈉4g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉3g，增粘劑1.2g，甘油2.5g，水82.3g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約41.1g水和2.5g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.6g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇和0.6g聚合度為1650~1850，醇解度為86％~89％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅瞥赏庥^為無色透明的水溶性液體。實施例4配制產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑100g，各個組分含量為：脂肪醇聚環(huán)氧乙稀醚（aeo-9）8g，α-烯烴磺酸鈉5g，n-十二烷基-β-氨基二丙酸鈉3g，增粘劑0.4g，甘油2g，水81.6g。配制方法為：在反應(yīng)釜內(nèi)加入約40.8g水和2g甘油，升溫到85℃，然后在攪拌條件下加入0.4g聚合度為1650~1850，醇解度為76％~80％的聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解，降溫到35℃，依次加入泡沫劑的剩余組分，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，制成外觀為無色透明的水溶性液體。實施例5產(chǎn)生高粘性泡沫的盾構(gòu)泡沫劑的性能指標(biāo)測試如下：將配置好的泡沫劑分成5組，每組三份，第1組到第4組分別對應(yīng)本發(fā)明實施例1到實施例4，第5組為對比例（國產(chǎn)泡沫劑購自廈門諾恩斯貿(mào)易有限公司），并分別標(biāo)號。將各組樣品用自來水按4%的比例稀釋，分別用室內(nèi)發(fā)泡裝置發(fā)泡，調(diào)節(jié)發(fā)泡裝置，得到所要求的泡沫，并使這一狀態(tài)保持穩(wěn)定。1、泡沫粘附性實驗泡沫粘附性是指一定質(zhì)量的泡沫放置到與水平面成60度的光滑塑料板上的泡沫主體停留時間。取一塊長寬均為10cm光滑塑料板，將其與水平面成60度固定，當(dāng)發(fā)泡裝置保持穩(wěn)定發(fā)泡狀態(tài)后，取5g新發(fā)生的泡沫，均勻置于前文所述的塑料板上，并啟動秒表計時，直至泡沫主體從塑料板上滑落，所記錄時間為該泡沫劑的泡沫粘附性。整理實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，取平均值。實驗結(jié)果如表一所示：實施例1實施例2實施例3實施例4對比例泡沫粘附性13秒15秒18秒12秒7秒表一泡沫粘附性比較從表一中可以看出，本發(fā)明實施例1~4的泡沫劑粘附性均高于對比例的國產(chǎn)泡沫劑，說明在同等條件下，本發(fā)明的泡沫劑所發(fā)泡沫的粘附性能優(yōu)于對比樣品。2、穩(wěn)定性實驗泡沫的穩(wěn)定性可以用泡沫的半衰期來衡量，泡沫半衰期是指：由泡沫中排出的液體體積為泡沫未排液時全部液體體積的一半所需的時間。經(jīng)測定，泡沫的半衰期如表二所示實施例1實施例2實施例3實施例4對比例半衰期11分32秒12分28秒11分44秒11分12秒8分21秒表二泡沫劑半衰期比較從表二中可以看出，本發(fā)明實施例1~4的泡沫劑生成泡沫的半衰期均長于對比例的國產(chǎn)泡沫劑的，說明在同等條件下，本發(fā)明的泡沫劑生成泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于對比樣品。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以上的實施例，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開后，都能夠輕易進(jìn)行組分變化或替換，這些都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12