[发明专利]耐酸性盾构泡沫剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐酸性盾构泡沫剂及其制备方法和应用，涉及功能性组合物技术领域，该耐酸性盾构泡沫剂主要由非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、稳泡剂、增粘剂和去离子水组成。由上述原料制得的耐酸性盾构泡沫剂具有优良的发泡能力，产生的泡沫细腻均匀稳定，在酸性条件下也具有优良的稳定性，能够满足现场施工尤其是在酸性土壤地段施工的需要，注入到盾构机内与开挖土壤混合，能使开挖土壤呈现塑性流动状态，保证了盾构施工的顺利进行，同时该耐酸性盾构泡沫剂还能有效减少壳体与刀面上黏土的附着力，有效降低扭矩，有利于排土机出土，提升盾构施工的工作效率、减少磨损。

技术领域

本发明涉及功能性组合物技术领域，尤其是涉及一种耐酸性盾构泡沫剂及其制备方法和应用。

背景技术

为了适应城市建设的发展，地下工程尤其是城市轨道交通隧道施工日益增多。盾构机(全名为盾构隧道挖掘机)是一种在地下及山体工程施工中挖掘软弱地质使之成洞的专用隧道掘进工程机械，广泛应用于隧道挖掘工程中。

目前，土压平衡式盾构作为一种对周围环境影响较小的施工方法，已经成为我国城市地铁建设的主流。土压平衡式盾构施工成功的关键是将开挖面切削下来的土体在压力舱内调整成一种塑性流动状态，以免开挖土在压力舱内发生闭塞、结饼、喷涌和开挖面失稳等工程事故，因此，在施工中通常需要往盾构机内注入一定的泡沫剂对土体进行改良。

但由于土壤中存在各种化学和生物化学反应，使得土壤表现出不同的酸性或碱性。土壤中存在少量的氢离子和氢氧离子，当氢离子的浓度大于氢氧离子浓度时，土壤呈酸性，反之呈碱性，两者相等时则为中性。我国土壤pH值大多在4.5～8.5范围内，由南向北pH值递增，长江以南的土壤多为酸性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤，pH值大多在4.5～5.5之间；华中华东地区的红壤，pH值在5.5～6.5之间。盾构机在这些地区的施工过程中，土壤的酸性会使泡沫变得极不稳定，进而影响了土体在舱内的塑性流动状态，导致出现盾构机出现闭塞、结饼、喷涌等技术难题。

因此，针对上述问题，研究开发出一种综合性能优异且能在酸性土壤中使用的耐酸性盾构泡沫剂，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种耐酸性盾构泡沫剂，所述耐酸性盾构泡沫剂具有优良的发泡能力，产生的泡沫细腻均匀稳定，在酸性条件下也具有优良的稳定性，能够满足现场施工尤其是在酸性土壤地段施工的需要，注入到盾构机内与开挖土壤混合，能使开挖土壤呈现塑性流动状态，保证了盾构施工的顺利进行。

本发明的第二目的在于提供一种耐酸性盾构泡沫剂的制备方法，该制备方法工艺简单、操作简便、制备过程中不需要特殊的加工设备，具有较好的经济性和可操作性。

本发明的第三目的在于提供一种耐酸性盾构泡沫剂的应用，所述耐酸性盾构泡沫剂可以广泛应用于酸性土壤环境的盾构施工中。

本发明提供的一种耐酸性盾构泡沫剂，按重量份数计，所述耐酸性盾构泡沫剂主要由如下原料制成：非离子表面活性剂50～100份、两性离子表面活性剂50～100份、阳离子表面活性剂50～100份、稳泡剂12～18份、增粘剂4～8份和去离子水600～800份。

进一步的，按重量份数计，所述耐酸性盾构泡沫剂主要由如下原料制成：非离子表面活性剂65～95份、两性离子表面活性剂65～95份、阳离子表面活性剂65～95份、稳泡剂13～17份、增粘剂4～7份和去离子水650～750份。

更进一步的，按重量份数计，所述耐酸性盾构泡沫剂主要由如下原料制成：非离子表面活性剂75～85份、两性离子表面活性剂75～85份、阳离子表面活性剂75～85份、稳泡剂14～16份、增粘剂5～7份和去离子水680～720份；