(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011045966.9
(22)申请日 2020.09.29
(71)申请人 中昊（大连）化工研究设计院有限公
司
地址 116023 辽宁省大连市高新园区黄浦
路201号
申请人 沈阳鑫山盟建材有限公司
(72)发明人 赵汝鸣 韩建国 闻和咏 张宾红
(51)Int.Cl.
C09K 17/18(2006.01)
C09K 103/00(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种分散型盾构用泡沫剂，
10.0～15.0%，水质稳定剂0.1～0.3%，稳泡剂1.2
～3.0%，分散剂2.0～4.5%，水77.2～86.7%。本发
明的分散型盾构用泡沫剂，当盾构机在粘土地层
施工中，降低粘土对盾构刀具和其他机械的粘附
力，防止刀头和土仓堵塞，提高盾构掘进机的掘
进速度，
从而降低保养和维护成本。权利要求书1页 说明书4页CN 112143503 A 2020.12.29
C N 112143503
A
1.一种分散型盾构泡沫剂，其特征在于：按重量百分比计算，含有发泡剂10.0～15.0%，水质稳定剂 0.1～0.3%，稳泡剂1.2～3.0%，分散剂
2.0～4.5%，水77.2～86.7%。
2.根据权利要求1所述的一种分散型盾构泡沫剂，其特征在于：所述分散剂为分子量在1000～2000范围内的环氧丙酸或环氧乙烷超支化聚合物。
权 利 要 求 书1/1页CN 112143503 A
分散型盾构用泡沫剂
技术领域
[0001]本发明属于材料技术领域，本发明涉及一种在粘土地层下盾构施工用泡沫剂。
背景技术
[0002]目前中国地铁工程建设迅猛发展，地铁隧道施工经常用到土压平衡盾构技术，这一技术的关键是
要土体保持塑性流动状态，在施工中通常是向盾构机内注入一定的泡沫剂对土体进行改良。由于土体是一个复杂的体系，存在多种地层；其中存在着粘土层，是由大量晶体细小，较大的比表面能粘土矿粉组成。盾构施工过程中如果盾构掘进机刀头一接触到粘土矿层，立刻就会形成黏性极强的泥饼，堵塞了刀头和土仓，这时盾构掘进机就要停止工作，进行保养和维护。使用分散型盾构用泡沫剂能防止掘进过程的土体“结饼”现象。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种专用型盾构机用泡沫剂，应用于粘土施工地层，产品能很迅速地进入土体内部，快速将大块的土体进行分散，分离；降低粘土对盾构刀具和其他机械的粘附力，防止刀头和土仓堵塞，提高盾构掘进机的掘进速度，从而降低保养和维护成本。
[0004]本发明的盾构机专用泡沫剂其按重量百分比计算，含有发泡剂10.0～15.0%，水质稳定剂 0.1～0.3%，稳泡剂1.2～3.0%，分散剂2.0～4.5%，水77.2～86.7%。
[0005]在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为无或淡黄透明的水溶性液体。[0006]在上述的土压平衡式盾构用泡沫剂中：
发泡剂：选用阴离子表面活性剂，如K12, AOS, AES等，阴离子表面活性剂是目前国内外最为普遍常用的发泡体原料，阴离子表面活性剂发泡率高，泡沫丰富，细腻，生物降解性好。
[0007]水质稳定剂：选用EDTA-2Na又叫做乙二胺四乙酸二钠，是化学中一种良好的配合剂，用于络合金属离子，改善水的硬度。
[0008]稳泡剂：选用聚乙二醇，具有显著的增稠、稳泡性能，能够在较高压力的条件下，延长泡沫的稳定时间。
[0009]分散剂：选用分子量在1000-2000范围内的环氧丙酸或环氧乙烷超支化聚合物，聚羧酸超支化共聚物具有富含羧基吸附基团的主链提供的吸附作用，又具有亲水性较好的侧链提供的空间位阻作用，较大的提高了对粘土的分散作用。
[0010]与现有技术相比，本发明泡沫剂具有以下特点：
本发明分散型盾构用泡沫剂发泡率高，泡沫丰富细腻，分布均匀，所产生的气泡孔隙小，泡沫剂中的分散剂分子与粘土颗粒接触后通过静电斥力吸附于粘土颗粒表面；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；降低粘土对盾构刀具和其他机械的粘附力，防止刀头和土仓堵塞，提高盾构掘进机的掘进速度，从而降低保养和维护成本。本发明土压平街式盾构用发泡剂各项指标均能符合盾构施工要
求，达到国际先进水平，可以满足我国土压平衡式盾构施工对土体改良的需求。
具体实施方式
[0011]为详细说明本发明的各种有效成分组成，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0012]实施例1
配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：
AES： 6.0g，
K12： 8.0g，
EDTA-2Na： 0.2g，
聚乙二醇： 1.5g，
超支化聚合物： 3.5g，
水： 80.8g。
[0013]在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为无透明的水溶性液体即可。[0014]实施例2
配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：
AOS： 7.0g，
K12： 5.0g，
EDTA-2Na： 0.1g，
聚乙二醇： 2.4g，
超支化聚合物： 2.8g，
水： 82.7g。
[0015]在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄透明的水溶性液体即可。[0016]实施例3
配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：
AES： 7.0g，
AOS： 7.0g，
EDTA-2Na： 0.3g，
聚乙二醇： 2.8g，
超支化聚合物： 4.2g，
水： 78.7g。
[0017]在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄透明的水溶性液体即可。[0018]实施例4
配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：
AOS： 4.0g，
K12： 9.0g，
EDTA-2Na： 0.2g，
聚乙二醇： 2.5g，
超支化聚合物： 3.6g，
水： 80.7g。
[0019]在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄透明的水溶性液体即可。[0020]实施例5
配制土压平衡式盾构用泡沫剂100g，各个组分含量为：
AOS： 4.0g，
K12： 9.0g，
EDTA-2Na： 0.2g，
聚乙二醇： 2.5g，
水： 84.3g
在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为淡黄透明的水溶性液体即可。[0021]此例为对比例，此例中不加分散剂，除水外，其它组份含量与实施例4一致。[0022]实施例6
土压平衡式盾构用泡沫剂的性能指标测试：
将配置好的泡沫剂分成5组，每组3份，第1组到第4组分别对应本发明实施例1到实施例4，第5组为实施例5，即对比例，并分别标号。将各组样品用自来水按4%的比例稀释，分别用室内发泡装置发泡，调节发泡装置，得到所要求的泡沫，并使这一状态保持稳定
1、发泡率实验
发泡率是指一定体积的泡沫剂溶液所发出的泡沫体积与泡沫剂溶液的比值，即每体积泡沫剂溶液所发出的泡沫的体积。
[0023]当发泡装置保持稳定发泡状态后，记录泡沫剂溶液的初始体积，用带刻度的量杯接受发出的泡沫，带泡沫装满量杯后记录泡沫剂溶液的终止体积。整理实验结果数据，取平均值。
[0024]实验结果如表一所示：
实施例1实施例2实施例3实施例4对比例
泡沫体积V m（mL）20002000200020002000
泡沫剂溶液体积V l（mL）148151155143150
发泡率13.5113.2512.913.9913.33表一 泡沫剂发泡率比较
从表一中可以看出，本发明实施例1～5的泡沫剂发泡率相差不大，说明在同等发泡条件下，本发明的泡沫剂发泡性能与对比样品是一致的。
[0025]、粘土沉降法实验
泡沫的分散性可以用粘土沉降厚度来衡量。粘土沉降厚度的测量，首先配制3%泡沫剂水溶液作为工作液，将90g工作液和10g粘土混合均匀，全部转移到内径2.5cm的玻璃试管中，静置1小时，测量粘土层厚度，单位cm，作为粘土沉降厚度值。粘土沉降厚度值越高，说明粘土分散效果越好。
[0026]经测定，泡沫的粘土沉降厚度如表二所示：
实施例1实施例2实施例3实施例4对比例
粘土沉降厚度8.1cm7.4cm9.2cm8.3cm 2.0cm 表二 泡沫剂粘土沉降厚度比较
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