本發(fā)明屬于泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)節(jié)，尤其涉及一種砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會的發(fā)展，城市軌道交通已成為城市發(fā)展的重點建設(shè)項目之一，泥水平衡盾構(gòu)由于機(jī)械化程度高，施工速度快，安全可靠等優(yōu)點在軌道建設(shè)中廣泛應(yīng)用，并朝著大斷面、大埋深、長距離等方向不斷發(fā)展。砂性地層黏聚力較低，穩(wěn)定性較差，泥水平衡盾構(gòu)在該類地層掘進(jìn)時，極易出現(xiàn)開挖面坍塌等事故。

2、泥水盾構(gòu)掘進(jìn)時，泥漿將在壓力作用下向開挖面前方滲透，逐漸堵塞孔隙，形成透水性較小的泥膜，但在砂性地層等透水性較強(qiáng)地層，泥漿往往難以形成泥膜，開挖面無法得到有效支護(hù)。為此在工程上往往通過提高泥漿黏度以保障泥膜的穩(wěn)定性。

3、cn?111484269?a公開了一種水泥基灌漿材料用黏度調(diào)節(jié)劑，水溶性高分子聚合物包括淀粉、黃原膠、瓜爾膠、聚陰離子纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺的一種或兩種以上組合，但是該專利所提供的黏度調(diào)節(jié)劑是針對水泥材料來言的，該專利限定材料的比例，濃度并不能適用于泥漿黏度的調(diào)節(jié)。

4、cn112851216a公開的材料配制的泥漿材料粘度較低，滿足不了泥水盾構(gòu)在砂性地層掘進(jìn)時泥漿成膜的基本粘度需求，而且該專利所用材料不能滿足環(huán)境需要。

5、cn?111663948?a針對土壓平衡盾構(gòu)富水砂卵石地層施工時土體流塑性差，排土困難等問題，提供了一種富水砂卵石地層盾構(gòu)渣土改良外加劑，該材料僅適用于土壓盾構(gòu)的渣土性能調(diào)節(jié)，并不能對泥水盾構(gòu)的泥漿性能進(jìn)行調(diào)控，且并未考慮到生態(tài)環(huán)保的需求。

6、現(xiàn)有的提高泥漿黏度方法主要為增加膨潤土含量和添加外加劑，然而膨潤土添加過多會影響泥漿的泵送能力，而現(xiàn)有的外加劑性能與生態(tài)方面都還存在較大不足，因此，如何研發(fā)一種綠色外加劑，保障泥水盾構(gòu)綠色安全施工是亟需解決的重要問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑及其制備方法，本發(fā)明的綠色外加劑可以有效提高泥漿黏度，且所用原料均為環(huán)保型材質(zhì)，能夠滿足盾構(gòu)施工的需求。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一：

4、一種砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，包括以下原料：

5、綠色高分子材料40-70份、環(huán)保型表面活性劑10-15份、纖維素衍生物5-10份、礦物摻合料2-5份、泵送劑2-3份以及ph調(diào)節(jié)劑3-8份。

6、本發(fā)明的外加劑可以顯著增加泥漿的黏度，保障施工的安全順利實施，改良后的泥漿可在砂性地層形成穩(wěn)定泥膜，提高了改良效果，此外，本發(fā)明提供的泥漿調(diào)控綠色外加劑所構(gòu)成組分都是綠色無污染的，可以隨著時間推移逐漸分解。

7、優(yōu)選的，所述砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，包括以下原料：綠色高分子材料40-50份、環(huán)保型表面活性劑10-12份、纖維素衍生物5-7份、礦物摻合料2-3份、泵送劑2份以及ph調(diào)節(jié)劑3-5份。

8、更優(yōu)選的，所述砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑，按照質(zhì)量份數(shù)計，包括以下原料：綠色高分子材料50份、環(huán)保型表面活性劑12份、纖維素衍生物7份、礦物摻合料3份、泵送劑2份以及ph調(diào)節(jié)劑5份。

9、優(yōu)選的，所述綠色高分子材料為瓜爾膠、黃原膠與陰離子聚丙烯酰胺(pam)的混合物，三者的質(zhì)量比為2:2:1-3:4:1，優(yōu)選為2:2:1。瓜爾膠與黃原膠作為天然的多糖類天然高分子，加入泥漿中可以有效提高泥漿的黏度，陰離子聚丙烯酰胺為低毒性水溶高分子聚合物，具備良好的生物相容性。在本發(fā)明限定的范圍內(nèi)，瓜爾膠與黃原膠可以與陰離子聚丙烯酰胺充分混合，且使得混合物的黏度最高。

10、優(yōu)選的，所述瓜爾膠為高酯化瓜爾膠，目數(shù)在60-80目之間。瓜爾膠目數(shù)過大或過小會影響材料的混合效果，影響材料分散的均勻程度，在上述目數(shù)范圍內(nèi)可以使材料具有最佳的混合效果。

11、優(yōu)選的，所述黃原膠為標(biāo)準(zhǔn)黃原膠，目數(shù)在80-100目之間。

12、優(yōu)選的，所述高酯化瓜爾膠分子中羥基基團(tuán)為甲?；鶊F(tuán)，水溶性良好，成膠性較強(qiáng)。

13、優(yōu)選的，所述陰離子聚丙烯酰胺的數(shù)均分子量在1000-1200萬之間，ph在6.5-8之間。分子量較高的陰離子聚丙烯酰胺具有更好的增黏效果。但是，過高的分子量的陰離子聚丙烯酰胺可能會導(dǎo)致泥漿過于粘稠，影響后續(xù)處理。不同的ph條件下，泥漿中的懸浮物顆粒表面電荷狀態(tài)會發(fā)生變化，從而影響pam與顆粒之間的相互作用，在這個ph范圍內(nèi)，陰離子聚丙烯酰胺的溶解性較好，增黏效果最強(qiáng)。

14、優(yōu)選的，所述環(huán)保型表面活性劑為脂肪酸甲酯磺酸鹽與烷基糖苷的混合物，二者的質(zhì)量比為1:1-1:2，優(yōu)選為1:2。脂肪酸甲酯磺酸鹽與烷基糖苷混合使用后可以降低材料的刺激性，產(chǎn)生明顯的協(xié)同增效作用。表面活性劑分子吸附于泥漿表面時，親水基團(tuán)向水延伸，疏水基團(tuán)則向外露，形成疏水基團(tuán)相對集中的表面層，這種排列減少了液體表面上的疏水基團(tuán)之間的相互作用，降低了液體表面的能量，減少了表面張力，提高了泥漿的流動性、穩(wěn)定性和潤濕性等性能，增加了與地層的結(jié)合力。此外，表面活性劑與綠色高分子聚合物協(xié)同使用時，表面活性劑在聚合物的分子結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生吸附，從而增加其黏度。

15、優(yōu)選的，所述纖維素衍生物為羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素和羥丙基纖維素中的至少一種，更優(yōu)選為羧甲基纖維素。纖維素衍生物的加入可以大大改善泥漿的流動性，助力泥漿滲透地層，尤其為羧甲基纖維素效果最佳。除此以外，纖維素衍生物與泵送劑協(xié)同使用，可以進(jìn)一步增加泥漿泵送性。

16、優(yōu)選的，所述礦物摻合料為粉煤灰、石灰石粉、鋼渣粉和礦渣粉中的至少一種，更優(yōu)選為粉煤灰和礦渣粉的混合物，二者質(zhì)量比為1:2。

17、優(yōu)選的，所述粉煤灰為c類粉煤灰，其是由褐煤或次煙煤煅燒收集的高鈣粉煤灰，其氧化鈣含量一般大于10％；所述礦渣粉為?；郀t礦渣粉，主要含有氧化鈣和氧化硅等成分。

18、優(yōu)選的，所述泵送劑為聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇、聚丙二醇、聚山梨酸酯和聚羧酸中的至少一種，更優(yōu)選為聚乙二醇和聚丙二醇，二者質(zhì)量比為2:1。泵送劑的加入增加了泥漿的泵送性。除此以外，在該比例下泵送劑與綠色高分子材料復(fù)摻時，能有效提高泥漿成膜的力學(xué)性能，達(dá)到最佳的協(xié)同優(yōu)化效果。

19、優(yōu)選的，所述ph調(diào)節(jié)劑為純堿(即碳酸鈉)。ph調(diào)節(jié)劑的加入，可以提高泥漿黏度，本發(fā)明中將ph控制在7.5-8.0之間，在這個范圍內(nèi)，泥漿黏度可以達(dá)到最高，優(yōu)選ph為7.5。若ph值＞8時，為堿性物質(zhì)，會使高分子聚合物的極性基團(tuán)脫落，影響粘度。

20、本發(fā)明的技術(shù)方案之二：

21、本發(fā)明還提供一種所述的砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑的制備方法，包括以下步驟：

22、按配比稱量各原料，將綠色高分子材料與纖維素衍生物加入水中，攪拌至溶解，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.0，加入礦物摻合料和環(huán)保型表面活性劑，攪拌至溶解，加入泵送劑，攪拌至溶解，即得到所述砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑。

23、優(yōu)選的，攪拌時控制攪拌速度為每分鐘60-100轉(zhuǎn)。

24、本發(fā)明的技術(shù)方案之三：

25、本發(fā)明還提供所述的砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑在制備砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿中的應(yīng)用。

26、優(yōu)選的，所述砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑在制備砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿時注入率為3-5％。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

28、(1)本發(fā)明的砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑可以顯著增加泥漿的黏度，保障施工的安全順利實施，改良后的泥漿可在砂性地層形成穩(wěn)定泥膜。同時本發(fā)明泵送劑的加入，增加了泵送性，能夠有效降低堵管的風(fēng)險，提高了改良效果，本發(fā)明提供的砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑所構(gòu)成組分都是綠色無污染的，可以隨著時間推移逐漸分解。

29、(2)本發(fā)明的砂性地層泥水盾構(gòu)泥漿調(diào)控綠色外加劑配制方法簡單，便于推廣使用。