[发明专利]一种用于泥水盾构的高分散泥浆配方

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构施工应用材料，特别是一种用于泥水盾构的高分散泥浆的配方。 

背景技术

在泥水平衡盾构施工过程中，支护泥浆扮演着至关重要的角色：盾构需要借助泥浆压力与正面土压产生泥水平衡效果，才能有效支承正面土体，泥浆能在开挖面土体表面形成泥膜，泥膜厚度随渗透时间增加而增加，从而有效提高渗透抵抗力；泥浆具有一定的携砂能力，能带至地面。所以，良好性能的泥浆是泥水盾构施工顺利进行的必要条件之一。 

膨润土具有较强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍自身体积的水，体积膨胀可高达30倍，在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质具有一定的粘滞能变性和润滑性，有较强的阳离子交换能力，故膨润土广泛应用于泥水平衡盾构施工中。但普通的膨润土基泥浆成分简单、功能单一、分散性较差，难以满足不同地层的施工要求，尤其是在砂砾地层，不能很好地形成泥膜。泥浆的性能与其内部介质的分散性有很大关系，分散性好的泥浆性能表现优异，为此开发出一种高分散的泥浆很有必要。 

发明内容

本发明的目的在于弥补背景技术中的不足，提出一种新的用于泥水平衡盾构的高分散泥浆配方，可适应各种不同地质结构的泥水平衡盾构施工。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种用于泥水盾构的高分散泥浆配方，所述的高分散泥浆由膨润土、水、纯碱、羧甲基纤维素钠CMC、聚羧酸超分散剂组成，其中纯碱占膨润土的质量百分比为0.01~0.1%，CMC占膨润土的质量百分比为0.1~20%，聚羧酸超分散剂占膨润土的质量百分比为0.1~7%，总固体占水的质量百分比为1~5%。 

膨润土是一种黏土岩，亦称蒙脱石黏土岩。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；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、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性。 

所述的膨润土可以是钠基膨润土、钙基膨润土、氢基膨润土、有机膨润土一种或几种，优选为钠基膨润土。 

碳酸钠主要是用于提高泥浆的PH值。较大的PH值可以提高泥浆的粘度和稳定性，从而提高泥浆的性能，碳酸钠还可以起到钠化膨润土的作用。 

CMC是一种高分子聚合物，一种重要的水溶性阴离子表面活性剂，具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用。CMC能使开挖面形成薄而坚、渗透性低的滤饼，降低失水量，CMC能使泥浆稳定，延长其存在期，还能抗各种可溶性盐类的污染。高粘度、高取代度的CMC适用于密度较小的泥浆，低粘度高取代度的CMC适用于密度大的泥浆。所述的高分散泥浆优选采用高粘度、高取代度的CMC。 

CMC作为泥水盾构用泥浆的常用添加剂，虽然具有一定的分散效果，但其主要作用是增粘。为制得高分散的泥浆，本发明所述的高分散泥浆中添加了聚羧酸超分散剂。聚羧酸超分散剂为一种梳型结构的高分子聚合物，具有优异的分散性，用在膨润土基泥浆中可使泥浆胶体更均匀稳定。聚羧酸的分散效果与其结构和分子量有关。从结构上看，聚羧酸超分散剂分为聚酯型和聚醚型，此处优选使用聚酯型聚羧酸。同一结构的聚羧酸，平均分子量过大或过小，都会影响其分散性和相容性，优选的分子量为1万~10万。 

本发明所述的一种高分散泥浆具有以下优点：泥浆浆体分散性能良好，与传统的泥水盾构泥浆相比，能形成稳定性更优异的泥浆，表现为静置数天后仍然有很高的胶体率；本发明的高分散泥浆具有更少的失水量，比市面上相同浓度的普通泥浆失水量减少约10%；本发明的高分散泥浆还具有更优异的携砂能力，其良好的分散性能使钻得的粘土或砂子能更好的分散于泥浆中。 

具体实施方式

本发明提供一种用于泥水盾构的高分散泥浆配方，其特征在于：泥浆由膨润土、水、纯碱、羧甲基纤维素钠CMC、聚羧酸超分散剂组成，其中纯碱占膨润土的质量百分比为0.01~0.1%，CMC占膨润土的质量百分比为0.1~20%，聚羧酸超分散剂占膨润土的质量百分比为0.1~7%，总固体占水的质量百分比为1~5%。使用的聚羧酸超分散剂为聚酯型聚羧酸或聚醚型聚羧酸，优选地使用聚醚型聚羧酸；使用的聚羧酸分散剂重均分子量为1万~10万。 

具体实施例1：