滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂、制备及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂，包括泡沫剂基液，长青分散剂、粉料黄蜀葵胶、亚麻籽胶、水；泡沫剂基液与水的体积份数为4～12：100，液料添加剂与水的体积份数比为2～10：100，粉料添加剂与水的体积份数比为0.01～0.12：100，粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶的质量份数比为1：1；泡沫剂基液包括液料烷基蔗糖苷和固料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，体积份数比为2.5:1。本发明专利技术还公开了其制备方法、使用方法。泡沫剂发泡倍率均高于25倍，半衰期高于1500s，5min内半衰期为零，泡沫稳定性高，气

【技术实现步骤摘要】
滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂、制备及使用方法


[0001]本专利技术涉及工程施工材料
，具体涉及一种盾构渣土泡沫剂、制备方法及使用方法，特别适用于滨海淤泥土层。

技术介绍

[0002]滨海存在深厚的淤泥土层，地层复杂且恶劣，其黏粒含量高，土层的粘附性极大，缺乏流塑性，采用单纯的泡沫剂难以解决土块的分散问题，盾构施工极易造成结“泥饼”和出渣困难等问题，从而影响掘进效率。同时，伴随着我国城市地下工程建设的迅猛发展，盾构在滨海淤泥土层掘进的实例越来越多，渣土改良用泡沫消耗量巨大，研制适用于滨海淤泥土层的新型泡沫剂迫在眉睫。有必要在泡沫剂的基础上，加入一定量的添加剂研制新型泡沫剂，改善滨海淤泥土的流塑性，降低粘附性，有效避免刀盘结“泥饼”和出渣困难等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种适用于滨海淤泥土层的高性价比、对环境友好、稳定可靠的新型泡沫剂，以解决盾构在滨海淤泥土层掘进时淤泥土体粘性大、缺乏流塑性带来的潜在风险。
[0004]为此，本专利技术采用的技术方案为：一种滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂，包括泡沫剂基液，液料长青分散剂、粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶分别作为添加剂，以及水；所述泡沫剂基液与水的体积份数为4～12：100，液料添加剂与水的体积份数比为2～10：100，粉料添加剂与水的体积份数比为0.01～0.12：100，粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶的质量份数比为1：1；所述泡沫剂基液包括液料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，固料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为副泡沫剂，且烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的体积份数比为2.5:1。
[0005]同时，本专利技术还公开了滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂的制备方法，步骤为：
[0006](a)采用液料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，固料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为副泡沫剂，按照体积份数比2.5:1配置成泡沫剂基液；
[0007](b)先将液料长青分散剂作为添加剂，并按照添加剂与水的体积份数比为2～10：100添加到水中；
[0008](c)再将粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比为0.01～0.12：100添加到步骤(b)的水中，粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶的质量份数比为1：1；
[0009](d)最后按照泡沫剂基液与水的体积份数为4～12：100，将步骤(c)中的水缓慢添加到泡沫剂基液中，搅拌30min以上至混合均匀，即得泡沫剂原液。
[0010]另外，本专利技术还公开了一种滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂的使用方法，步骤为：
[0011](1)将上述的配置好的泡沫剂原液通过泡沫溶液箱运输至施工现场的盾构内部；
[0012](2)向泡沫剂原液中加入水进行稀释作为最终发泡溶液用于改良土体。
[0013]作为上述方案的优选，步骤(2)中，当开挖滨海淤泥土层含水率为30％～55％时，泡沫剂原液体积浓度占比为2％～4％，发泡溶液的注入比为40％～60％。
[0014]步骤(2)中，当开挖滨海淤泥土层含水率低于30％时，采用发泡溶液的注入比大于60％，或采用注入水与注入泡沫剂交替作业的方式进行掘进。
[0015]本专利技术的有益效果：该泡沫剂具有发泡能力强和泡沫稳定性好的特性，产生的泡沫颗粒均匀，绿色无污染，其99％以上的成分在暴露空气中可以被生物降解，对环境没有污染。各成分具体有益效果如下：
[0016]1.烷基蔗糖苷为主发泡剂。烷基蔗糖苷在低浓度2％～6％时，发泡倍率较为稳定，为15倍左右，半衰期表现并不理想均低于500s；5min内半消泡率最高超过30％，烷基蔗糖苷是一种完全绿色可生物完全降解且价格低廉的材料发泡剂材料。本方案选用烷基蔗糖苷为主发泡剂，利用其价格低廉、绿色降解的优势，大大降低了制造成本。
[0017]2.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为副发泡剂。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在低浓度2％～4％时，具有较高的发泡倍率，发泡倍率大于20倍；半衰期表现一般基本维持在600s上下；5min内消泡率处于5％～10％区间内；材料易生物降解，自然降解度大于90％，对环境没有污染，目前盾构渣土改良施工中大多数以其作为主发泡剂使用，然而指导浓度较高一般在10％左右，但其成本昂贵。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠本身为胶状，现场搅拌无法完全溶解于水中，搅拌后依然会有大量沉淀造成浪费严重，并且单独使用半衰期与5min内消泡率依然无法满足施工要求，通常作为主发泡剂使用。本方案选用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为副发泡剂，完美避开了其价格昂贵的不足，充分利用其发泡倍率高的特点。
[0018]3.长青分散剂为高效分散剂，能降低滨海淤泥粘性土颗粒间的粘聚力，分散淤泥土块，其为无色略粘稠液体，易溶解，具有环境友好，经济性等特点。该分散剂主要借助纳米级的材料分子的微电荷矩阵作用力，将分散剂分子吸附于粘土表面；然后通过渗透作用，分散剂分子迅速地进入土体内部，快速将大块的土体进行分散，分离；通过屏蔽土体上带的负电荷，降低淤泥粘土对盾构刀具和其它机械的粘附力，完美解决了烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠单独使用时滨海淤泥依然结块严重问题，能有效地解决刀盘结“泥饼”和出土困难等施工问题。
[0019]4.黄蜀葵胶为稳定剂。黄蜀葵胶在水中具有较高的粘度，能够作为增稠剂、稳定剂提高泡沫稳定性，其在水中溶解后也能够提供一定的润滑作用，减少土体与刀盘间的摩擦力。但黄蜀葵胶目前多应用于食品、医药、日常化工等少数产业并未在盾构渣土改良中得到具体应用，其自身天然无污染，价格低廉能够解决现在施工所遗留的环境问题以及成本问题。
[0020]5.亚麻籽胶为稳定剂，是以亚麻种子或籽皮为原料，经提取、浓缩精制而成的粉状制品，可用作稳定剂，在泡沫剂制备过程中能够促进泡沫基液的发泡，提高发泡倍率，和泡沫基液具有协同作用；同时亚麻籽胶与黄蜀葵胶采用1:1的质量比配合使用，能够显著提高泡沫的半衰期，其自身天然无污染，价格低廉能够解决现在施工所遗留的环境问题以及成本问题。
[0021]在试验过程中，最初设想是将烷基蔗糖苷为主发泡剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠为副发泡剂，并考虑到烷基蔗糖苷的自热降解程度高于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，烷基蔗糖苷的成本远低于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，作为主发泡剂能够提高发泡剂整体自然降解
率，同时降低生产成本，并在一定程度上解决脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠无法完全溶解于水而导致的浪费问题。
[0022]但在不断调整配比的试验过程中发现，将烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的体积份数比控制在2.5:1，同时将食品行业里使用的黄蜀葵胶作为稳定剂创造性地引入盾构泡沫剂中，与亚麻籽胶采用1:1的质量比配合使用，竟然能很好地扬长避短，并使所得泡沫剂发泡倍率保持高于20倍，半衰期得到极大提升最低值高于1200s，完美解决了烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠单独使用，或烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠混合使用同样存在的半衰期短、5min消泡率高、成本高、沉淀造成浪费严重无法满足现场要求的一系列问题。
[0023]针对滨海淤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂，其特征在于：包括泡沫剂基液，液料长青分散剂、粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶分别作为添加剂，以及水；所述泡沫剂基液与水的体积份数为4～12：100，液料添加剂与水的体积份数比为2～10：100，粉料添加剂与水的体积份数比为0.01～0.12：100，粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶的质量份数比为1：1；所述泡沫剂基液包括液料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，固料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为副泡沫剂，且烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的体积份数比为2.5:1。2.一种滨海淤泥土层盾构渣土改良用泡沫剂的制备方法，其特征在于，步骤为：(a)采用液料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，固料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为副泡沫剂，按照体积份数比2.5:1配置成泡沫剂基液；(b)先将液料长青分散剂作为添加剂，并按照添加剂与水的体积份数比为2～10：100添加到水中；(c)再将粉料黄蜀葵胶和亚麻籽胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比为0.01～0.12：100添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明，黄培文，丁琨，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：