一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
技术领域
本发明属于泥水盾构施工应用材料，特别涉及一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
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：泥浆在泥水舱压力作用下渗入地层，在开挖面形成一层动态泥膜，以平衡地层中的水土压力，维持掌子面的稳定性；泥浆具有一定的携砂能力，能将土渣携带至地面。所以，良好性能的泥膜是泥水盾构施工顺利进行的必要条件之一。
在海底隧道泥水盾构施工过程中，由于海水中存在着大量的金属阳离子如Mg
发明内容
为了克服背景技术中的缺陷，本发明提出一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，采用海水制浆，结合绿色环保抗盐添加物亚麻籽胶和黄原胶实现增粘、抗污染、改善泥浆流变行为和物理稳定性的功效，具有绿色环保、工艺简单，操作方便，安全环保、成本低廉的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，由如下重量份数的原料组成：膨润土140份，黄原胶10～40份，亚麻籽胶10～40份，海水860份。
研究发现：采用海水和绿色环保的抗盐添加物配置泥浆，不仅可以给海底泥水盾构隧道工程带来很大的经济效益，还能避免对地层造成污染。因此，本发明研发出一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆配方，不仅能够改善海水环境下泥浆的流变性质和物理稳定性，同时便于就地取材，节约大量淡水资源，降低施工成本，符合绿色环保的理念。
本发明的第二个方面，提供了一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆的方法，包括：
将膨润土加入到海水中混合均匀，然后，加入黄原胶混合均匀，最后，加入亚麻籽胶混合均匀，得到混合浆液；
将所述混合浆液进行高速搅拌，静置，即得。
本发明的有益效果
(1)本发明涉及的绿色环保抗盐添加物黄原胶和亚麻籽胶是一种阴离子多糖，具有增稠、乳化、悬浮、稳定等作用。黄原胶和亚麻籽胶分子上的羟基可以与钠基膨润土的羟基结合，形成分子内氢键，使得能够键合在钠基膨润土分子周围，为钠基膨润土颗粒提供保护作用；海水中Cl
此外，黄原胶分子和亚麻籽胶分子的强极性基团-COOH、-OH能与海水中的Ca
(2)本发明可以有效缓解海水中高价金属离子对泥浆粘度、物理稳定性和流变性质的劣化，绿色环保、工艺简单、操作方便，特别适用于海底泥水盾构隧道工程，可就地取材海水配浆，降低工程成本。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆配方，包含以下重量份数的各成分：膨润土140份，黄原胶10～40份，亚麻籽胶10～40份，海水860份。
在一些实施例中，采用海水制备的海底盾构隧道用环保泥浆配方由以下重量份的原料制成：膨润土140份、亚麻籽胶40份、海水860份。
在一些实施例中，采用海水制备的海底盾构隧道用环保泥浆配方由以下重量份的原料制成：膨润土140份、黄原胶40份、亚麻籽胶10份、海水860份。
在一些实施例中，采用海水制备的海底盾构隧道用环保泥浆配方由以下重量份的原料制成：膨润土140份、黄原胶30份、亚麻籽胶20份、海水860份。
在一些实施例中，采用海水制备的海底盾构隧道用环保泥浆配方由以下重量份的原料制成：膨润土140份、黄原胶20份、亚麻籽胶30份、海水860份。
在一些实施例中，采用海水制备的海底盾构隧道用环保泥浆配方由以下重量份的原料制成：膨润土140份、黄原胶10份、亚麻籽胶40份、海水860份。
在一些实施例中，膨润土为钠基膨润土。
本发明提供的一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)按原料组成称取各组分；
(2)向小烧杯中加入一定量的海水，在不断搅拌下向小烧杯中加入一定量的膨润土；
(3)在不断搅拌下向小烧杯中加入一定量的黄原胶；
(4)在不断搅拌下向小烧杯中加入一定量的亚麻籽胶；
(5)将浆液放置在磁力搅拌机中，搅拌30分钟；
(6)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆配方。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，包含以下重量份数的各成分：
钠基膨润土140份、亚麻籽胶40份、海水860份。按照上述海水泥浆的配比作如下制备：
(1)将860份海水加入搅拌桶内；
(2)将140份钠基膨润土缓慢加入搅拌桶内，搅拌均匀；
(4)将40份亚麻籽胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(5)于转速为700r/min的条件下均匀混合搅拌30min后，得预处理海水泥浆；
(6)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用泥浆配方。
实施例2：
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，包含以下重量份数的各成分：
钠基膨润土140份、黄原胶40份、亚麻籽胶10份、海水860份。按照上述海水泥浆的配比作如下制备：
(1)将860份海水加入搅拌桶内；
(2)将140份钠基膨润土缓慢加入搅拌桶内，搅拌均匀；
(4)将40份黄原胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(5)将10份亚麻籽胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(6)于转速为700r/min的条件下均匀混合搅拌30min后，得预处理海水泥浆；
(7)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用泥浆配方。
实施例3：
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，包含以下重量份数的各成分：
钠基膨润土140份、黄原胶30份、亚麻籽胶20份、海水860份。按照上述海水泥浆的配比作如下制备：
(1)将860份海水加入搅拌桶内；
(2)将140份钠基膨润土缓慢加入搅拌桶内，搅拌均匀；
(4)将30份黄原胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(5)将20份亚麻籽胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(6)于转速为700r/min的条件下均匀混合搅拌30min后，得预处理海水泥浆；
(7)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用泥浆配方。
实施例4：
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，包含以下重量份数的各成分：
钠基膨润土140份、黄原胶20份、亚麻籽胶30份、海水860份。按照上述海水泥浆的配比作如下制备：
(1)将860份海水加入搅拌桶内；
(2)将140份钠基膨润土缓慢加入搅拌桶内，搅拌均匀；
(4)将20份黄原胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(5)将30份亚麻籽胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(6)于转速为700r/min的条件下均匀混合搅拌30min后，得预处理海水泥浆；
(7)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用泥浆配方。
实施例5：
一种采用海水制备的海底泥水盾构隧道用环保泥浆，包含以下重量份数的各成分：
钠基膨润土140份、黄原胶10份、亚麻籽胶40份、海水860份。按照上述海水泥浆的配比作如下制备：
(1)将860份海水加入搅拌桶内；
(2)将140份钠基膨润土缓慢加入搅拌桶内，搅拌均匀；
(4)将10份黄原胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(5)将40份亚麻籽胶缓慢加入搅拌桶内，边搅拌边加入；
(6)于转速为700r/min的条件下均匀混合搅拌30min后，得预处理海水泥浆；
(7)静置24小时，即制成采用海水制备的海底泥水盾构隧道用泥浆配方。
性能测试：
将实施例1-5制得的泥浆进行性能检测，并与不含抗盐添加物的普通泥浆进行对比。具体检测方法如下：
(1)密度：采用比重计测量泥浆的密度，单位是g/cm
(2)流动性：采用RST-CC流变仪测量试样表观粘度，单位是mPa·s。
(3)稳定性：将100毫升泥浆倾入100毫升的量筒中，盖上玻璃板，静置24小时后读取泥浆沉降刻度。
(4)流变性质：采用RST-CC流变仪和数据采集系统，得到泥浆剪切应力随剪切速率的变化情况，通过拟合方法确定泥浆流变模型。
经测试，实施例1-5制得的泥浆和普通泥浆的各项指标如下表1所示。
表1
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注：表1中粘度为转速保持稳定，即剪切速率为1000s
(1)密度对比
实施例1-5所述泥浆相比于普通泥浆具有更大的密度，充分说明实施例1-5所述泥浆在海水环境下仍具有良好的密度，有利于形成泥膜，维持掌子面稳定性。
(2)流动性对比
剪切速率为1000s
(3)稳定性对比
普通泥浆静置2h后的胶体率大大低于工程中所要求的95％；而实施例1-5所述泥浆静置2h后胶体率均大于95％，充分说明实施例1-5中所述泥浆具有良好的分散性和物理稳定性。
(4)流变性质对比
普通泥浆的流变曲线符合Power Law模型，泥浆屈服应力消失；实施例1-5所述泥浆的流变曲线符合Herschel Bulkley模型，泥浆的非牛顿行为变得更加明显，表现出粘度随剪切速率增大而降低的假塑性流动特性。表明实施例1-5中所述泥浆配方在海水环境下仍具有理想的流变性能。
结论：本发明所述泥浆，可以有效缓解海水中高价金属离子对泥浆粘度、物理稳定性和流变性质的劣化，工艺简单，操作方便，特别适用于海底泥水盾构隧道工程，可就地取材海水配浆，降低工程成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。