[发明专利]一种盾构机用泡沫剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用作盾构机用泡沫剂的组合物，以总质量100份计，所述组合物的原料包括：阴离子表面活性剂1‑15份、非离子表面活性剂2‑20份、两性表面活性剂1‑10份、稳泡剂0.5‑3份、增粘剂0.5‑2份、防腐剂0.5‑2份、防锈剂0.1‑2份，余量为水；所述阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂的总质量份为4～45份。本发明还提供上述组合物的制备方法以及应用。本发明提供的盾构机用泡沫剂具有高低温稳定性优异、发泡倍数高、稳泡时间长、环保无污染、对设备不造成腐蚀等特点。

技术领域

本发明属于土壤调节材料领域，具体涉及盾构机用泡沫剂及其制备方法和应用。

背景技术

盾构技术是目前广泛采用的地下隧洞全机械化开挖施工技术。盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。盾构机(Tunneling Boring Machine，简称TBM，又称全断面隧道挖掘机)按盾构方式分为泥浆式盾构机和土压平衡式盾构机，其中土压平衡式盾构机是目前应用的主流机型。

土压平衡式盾构主要由盾壳、刀盘、盾构千斤顶、螺旋排土器、管片拼装机以及盾尾密封装置等组成。在盾构中部有一个密封的隔板，隔板把盾构开挖面与隧道分开，使密封隔板和开挖面土层之间形成一个密封舱，又称压力舱，刀盘在压力舱内工作。密封隔板后装有螺旋排土器，当盾构在动力作用下向前推进时，由刀盘切削下来的开挖土充满压力舱和螺旋排土器壳体内的全部空间，同时依靠充满的开挖土来支护开挖面上的土水压力平衡。土压平衡式盾构需要在压力舱内充满开挖的泥土，通过对开挖土体施加压力来平衡开挖面上的土压力和水压力，因此土压平衡式盾构压力舱内土体的理想状态应为“塑性流动状态”，否则容易发生“闭塞”、“喷涌”、“结饼”等问题。

现有技术中通常采用膨润土泥浆、泡沫和泡沫泥浆对土体进行改良。其中，泡沫改良作用最好，适用于各种土质。盾构机用泡沫长期以来进口，价格高，限制了其应用。近年来，国内研究人员陆续开展盾构机用泡沫的研究，以期能够替代进口，降低成本。

如中国发明专利申请CN104946263A(公开日2015年9月30日)披露了一种土压平衡盾构泡沬剂，原料组成为：十二烷基硫酸钠4-15％、十六烷基三甲基氯化铵1-10％、椰油酰胺基丙基甜菜碱2-8％、十二烷基二甲基氧化铵1-5％、乙二胺四乙酸二钠0.1-0.5％、增粘剂0.1-2.0％和余量的水。又如中国发明专利申请CN106190136A(公开日2016年12月7日)也披露了一种盾构机用泡沫剂，原料组成为：十二烷基硫酸钠4％-6％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2％-4％、α-烯基磺酸钠1％-2％、改性硅树脂聚醚乳液1％-2％和水87％-92％。

但是，我国自主研发的泡沫剂在发泡能力、泡沫均匀性和稳定性等方面与进口产品相比还有一定的距离。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种盾构机用泡沫剂。该泡沫剂发泡倍数达到9～17，产生的泡沫稳定性好，泡沫半衰期在6min以上。

为了实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：

一种组合物，以总质量100份计，所述组合物的原料包括：

阴离子表面活性剂1-15份、非离子表面活性剂2-20份、两性表面活性剂1-10份、稳泡剂0.5-3份、增粘剂0.5-2份、防腐剂0.5-2份、防锈剂0.1-2份，余量为水；所述阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂的总质量份为4～45份；

其中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠和脂肪酸甲酯α-磺酸钠中的一种或任意比例的多种；

所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚环氧乙稀醚(AEO-9)、N,N-二(羟基乙基)椰油酸胺、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基葡萄糖苷(APG)中的一种或任意比例的多种；