一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.6‑0.9份，羧甲基纤维素0.2‑0.35份，腐殖酸钾0.2‑0.3份，石墨粉0.1‑0.15份，植物胶10‑15份，水280‑310份。本发明专利技术将钠基膨润土和植物胶混合使用，降低减阻泥浆中的固含量，泥浆中的细粒黏土多，水化效果好，形成的泥皮致密且薄，泥浆失水小；石墨粉增加减阻泥浆的润滑性，腐殖酸钾对减阻泥浆有较好的稀释作用，能有效降低泥浆的稠度而对黏度改变较小。

【技术实现步骤摘要】
一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆及其制备方法
本专利技术属于建筑施工
，具体涉及一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆及其制备方法。
技术介绍
顶管施工技术是近年来非开挖施工技术的一种管道施工形式，相对于开槽明挖施工来说，不会造成施工场地及周边的交通影响，施工效率高，污染小。在顶管施工中，由于管道四周受到土体的摩擦，从而产生摩擦阻力，进而影响了管道的前进，故在施工中需要采取减阻措施对管道作用巨大顶力来克服。大口径长距离顶管所需的巨大推力，不仅对管材的抗压强度、顶管工作井形式及顶管后背承受推力的能力提出了较高的要求。为了减少顶管时管外壁承受的巨大摩擦阻力，顶管施工工程主要采用向管壁外注入减阻泥浆的方式减小推力。在顶进过程中，随着距离的增长，后背主顶千斤顶要克服各种阻力方能前进，如：顶管机和管节自重，顶进惯入阻力，摩擦阻力，管道和顶管机上垂直，水平的侧压力等。顶管在土质上下差异较大的土层中顶进时，所受到的上下阻力不均匀，因软土层排土较多，会引起地层下沉。为了提高顶进施工的效率，在施工过程中尽可能地降低周围土体顶管机及管节的摩擦力，就要在顶管机顶进过程中采用减阻泥浆。顶管施工中注浆作用机理为：一是起润滑作用，将顶进管道与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，减小顶进时的摩擦阻力；二是起填补和支撑作用，浆液填补施工时管道与土体之间产生的空隙，同时在注浆压力下，减小土体变形，使隧洞变的稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的减阻泥浆性能不能满足各种工况下的应用需求，为解决上述问题，本专利技术提供一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆及其制备方法。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.6-0.9份，羧甲基纤维素0.2-0.35份，腐殖酸钾0.2-0.3份，石墨粉0.1-0.15份，植物胶10-15份，水280-310份。由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.7-0.8份，羧甲基纤维素0.25-0.3份，腐殖酸钾0.25-0.3份，石墨粉0.1-0.12份，植物胶10-12份，水290-300份。由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.75份，羧甲基纤维素0.28份，腐殖酸钾0.28份，石墨粉0.12份，植物胶10份，水295份。如上述的沙性土质中顶管机用减阻泥浆的制备方法，具体步骤如下：将水加入制浆装置中，边搅拌边将纯碱、羧甲基纤维素、腐殖酸钾、石墨粉和植物胶加入制浆装置中，最后再加入钠基膨润土，搅拌均匀后放入储浆罐中，储浆罐内设置有螺旋桨，可持续搅拌减阻泥浆，防止减阻泥浆沉淀。减阻泥浆主要用料膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状，在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性。减阻泥浆用的膨润土分为钙基膨润土和钠基膨润土，吸收钙离子多的为钙基，吸收钠离子多的为钠基膨润土。根据不同地质条件下，对减阻泥浆性能有不同的要求。在沙性土质中，钠基膨润土比钙基膨润土多含一层极薄的硝酸盐，它与膨润土中的蒙脱石小粒子结合中易形成空隙构造，从而使泥浆膨润性增加，减阻泥浆以后流动性好，静止下来有胶凝性和固化性。羧甲基纤维素又叫CMC，是一种大分子化学物质，能够吸水膨胀，在水中溶胀时，可以形成透明的粘稠胶液，在酸碱度方面表现为中性。固体CMC对光及室温均较稳定，在干燥的环境中，可以长期保存。CMC的优越性能如：增稠性、保水性、代谢惰性、成膜成形性、分散稳定性等，可用作增稠剂、保水剂、粘合剂。纯碱又叫碳酸钠，纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙质粘土变为钠质粘土，从而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使新浆的失水下降，与膨润土发生水化作用，粘度、切力增大。植物胶大分子物质是一类亲水性很强的物质，由于植物胶产品是被粉碎为60-80目细度的粉末，因此水分子容易进入植物胶物质中，使之溶胀，从溶胀到溶解的时间也比较短，在机械搅拌下一般需要20-30min。作为一种天然高分子有机化合物，植物胶中多糖和可溶纤维素的分子结构中含有大量的羟基等亲水基团，与水可通过氢键相联结，发生水合作用，形成亲水胶体，可以和水以任意比例相融合。腐殖酸钾是一种高分子非均一的芳香族羟基羧酸盐，其外观为黑色粉末，易溶于水，水溶液呈碱性，用其配制的泥浆具有较强的防塌能力，腐殖酸钾的有效成分是-COOK、-OK以及游离的K+，腐殖酸钾溶于水后能电离形成负电荷的水化基团，且腐殖酸钾具有大的表面官能团，吸附了较多的自由水，提高了黏土颗粒的电动电位和静电斥，使泥浆获得较低的失水量从而形成薄而有弹性的泥皮。同时K+对基岩产生的封闭作用，可防止泥浆中的自由水的渗入，起到抑制水化和防塌作用。石墨晶体有足够的润滑性和柔软性，石墨宏观硬度很低，莫氏硬度等级为0.5-1，属于软性物质。石墨能在基层面上作完全的解理，并沿着解理平面而滑动，在有水蒸气和空气的条件下石墨能更好的发挥其润滑性。相对于现有技术，本专利技术将钠基膨润土和植物胶混合使用，降低减阻泥浆中的固含量，泥浆中的细粒黏土多，水化效果好，形成的泥皮致密且薄，泥浆失水小；石墨粉增加减阻泥浆的润滑性，腐殖酸钾对减阻泥浆有较好的稀释作用，能有效降低泥浆的稠度而对黏度改变较小；羧甲基纤维素和纯碱可以提高减阻泥浆的稳定性和浆液稠度，增加钠离子改变土粒子水化性能，植物胶分子经过适度的链接后，胶粒直径增大，在一定的压差作用下，浆液失水，同时，胶粒逐步充填堵塞井壁孔隙，增大渗失阻力，而链接反应生成的网状结构，在压差作用下迅速在孔壁表面形成一层结构网胶膜，不同粒度的胶粒紧密的充填于结构网孔隙中，使得胶膜更加致密，增强其隔水性，提高胶膜（泥皮）的渗水阻力，具有降失水的功能。本专利技术提供的减阻泥浆的黏度、失水量和泥皮厚度大大降低，更能满足不同工况的需要。具体实施方式本专利技术中的钠基膨润土、纯碱、羧甲基纤维素、腐殖酸钾、石墨粉和植物胶均为市售产品。一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.6-0.9份，羧甲基纤维素0.2-0.35份，腐殖酸钾0.2-0.3份，石墨粉0.1-0.15份，植物胶10-15份，水280-310份。由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.7-0.8份，羧甲基纤维素0.25-0.3份，腐殖酸钾0.25-0.3份，石墨粉0.1-0.12份，植物胶10-12份，水290-300份。由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.75份，羧甲基纤维素0.28份，腐殖酸钾0.28份，石墨粉0.12份，植物胶10份，水295份。如上述的沙性土质中顶管机用减阻泥浆的制备方法，具体步骤如下：将水加入制浆装置中，边搅拌边将纯碱、羧甲基纤维素、腐殖酸钾、石墨粉和植物胶加入制浆装置中，最后再加入钠基膨润土，搅拌均匀后放入储浆罐中，储浆罐内设置有螺旋桨，可持续搅拌减阻泥浆，防止减阻泥浆沉淀。实施例1：一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100kg，纯碱0.6kg，羧甲基纤维素0.2kg，腐殖酸钾0.2kg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，其特征在于：由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.6‑0.9份，羧甲基纤维素0.2‑0.35份，腐殖酸钾0.2‑0.3份，石墨粉0.1‑0.15份，植物胶10‑15份，水280‑310份。

【技术特征摘要】
1.一种沙性土质中顶管机用减阻泥浆，其特征在于：由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.6-0.9份，羧甲基纤维素0.2-0.35份，腐殖酸钾0.2-0.3份，石墨粉0.1-0.15份，植物胶10-15份，水280-310份。2.根据权利要求1所述的沙性土质中顶管机用减阻泥浆，其特征在于：由以下重量份的原料制成：钠基膨润土100份，纯碱0.7-0.8份，羧甲基纤维素0.25-0.3份，腐殖酸钾0.25-0.3份，石墨粉0.1-0.12份，植物胶10-12份，水290-300份。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽军，李永蔷，冉敬鹏，曹伟明，崔现慧，王晋波，赵李勇，朱永帅，王宏星，王志营，杨红军，杨俊，李克克，姚树春，吕东阳，郭少波，唐如玉，赵国鸣，贠文娟，
申请(专利权)人：中铁隧道集团二处有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13