一种防冻盾构渣土膏浆及其制备方法

1.本发明属于盾构施工领域，涉及一种防冻盾构渣土膏浆及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国在地下工程领域不断扩展，城市地铁迎来了建设的高峰期，地铁施工中盾构法是应用较为广泛的方式，不论是土压平衡盾构，还是泥水盾构，施工过程均会产生大量渣土。但是，在高寒地区的冬季施工中存在温度过低使得渣土被冻结的现象，从而影响渣土的传输与盾构进一步展开。因此，如何降低渣土冰点，在低温下保持流动性，成为一件亟待解决的问题。目前，防冻剂主要有氯盐、甲酸酯和有机醇三大类，其中氯盐为主要防冻剂，价格低廉，使用方便，防冻效果好。在渣土膏浆中加入氯盐可以使体系在低温下保持较好的流变特性，但当氯盐浓度过高时，会使小颗粒粘土凝聚成大颗粒，降低流动性。为了更好地进行盾构施工，增加低温下渣土膏浆流动性，需要选择合适的化学添加剂，使氯盐对泥浆体系的不利影响降低，改善泥浆性能。


技术实现要素：

3.为了解决现有渣土膏浆低温下易冻结、阻碍盾构施工的问题，本发明提供了一种防冻盾构渣土膏浆及其制备方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种防冻盾构渣土膏浆，由渣土膏浆防冻液和盾构渣土制成，其中：所述渣土膏浆防冻液由清水、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠、抗冻蛋白和抗冻添加剂制成；所述氯化钠的添加量为清水质量的6~10%；所述氯化钾的添加量为清水质量的1~3%；所述氢氧化钠的添加量为清水质量的0.1~0.5%；所述抗冻蛋白的添加量为清水质量的0.1~0.2%；所述抗冻添加剂的添加量为清水质量的2~6%；所述渣土膏浆防冻液的添加量为盾构渣土质量的20~30%。
5.一种上述防冻盾构渣土膏浆的制备方法，包括如下步骤：步骤1：称取一定量清水，在清水中掺入氯化钠、氯化钾与氢氧化钠，充分搅拌使其完全溶解；步骤2：边搅拌边加入的抗冻蛋白与抗冻添加剂，搅拌均匀后即制得渣土膏浆防冻液；步骤3：在盾构渣土中添加渣土膏浆防冻液，搅拌均匀即为防冻盾构渣土膏浆。
6.本发明中，所述氯化钠为国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯氯化钠试剂。氯化钠可以减少分子间的相互作用，降低水的活性，由此可以减低水溶液的冰点。浆液冰点会随着氯化钠含量提高而降低，但当氯盐浓度过高时，会使小颗粒粘土凝聚成大颗粒，降低
流动性。因此，氯化钠添加量需适当控制。
7.本发明中，所述氯化钾为国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯氯化钾试剂。
8.本发明中，所述氢氧化钠为国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯氢氧化钠试剂。适量的氢氧化钠可以调节渣土膏浆的ph值处在6~8之间。
9.本发明中，所述抗冻蛋白为植物抗冻蛋白（小麦麸皮），其可促使杂质分子吸附于冰生长通途的表面，使得冰表面曲率增大，边缘的表面积也增加。因表面张力的影响，增加表面积将使体系的平衡状态发生改变，从而降低冰点。且其产量大、成本低，是一种具有极大应用价值的泥浆防冻添加剂。
10.本发明中，所述抗冻添加剂为钙镁醋酸盐与磺甲基化单宁的混合物，其质量比为3:1。钙镁醋酸盐具有较好的防冻效果，是部分除雪剂主要添加成分；磺甲基化单宁具有较好的稀释分散性，可提高渣土膏浆的流动性。
11.相比于现有技术，本发明具有如下优点：本发明在少量添加小麦麸皮植物抗冻蛋白的同时，复合添加氯化钠等添加剂，有效降低了渣土膏浆的冰点，使其在低温环境下仍具有较好的流动性，保证盾构施工的正常开展。且由于添加量较少，价格便宜，应用前景广阔。
具体实施方式
12.下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
13.实施例1本实施例提供了一种防冻盾构渣土膏浆的制备方法，所述方法按下述步骤进行：步骤1：称取10kg清水，在清水中掺入0.6kg氯化钠、0.2kg氯化钾与0.02kg氢氧化钠，充分搅拌使其完全溶解。
14.步骤2：边搅拌边加入0.01kg小麦麸皮、0.15kg钙镁醋酸盐和0.05kg磺甲基化单宁，搅拌均匀后即制得渣土膏浆防冻液。
15.步骤3：按质量百分比在盾构渣土中添加25%渣土膏浆防冻液，搅拌均匀即为防冻盾构渣土膏浆。
16.本实施例制备的防冻盾构渣土膏浆在-5.6℃以上时仍有较好流动度。
17.实施例2本实施例提供了一种防冻盾构渣土膏浆的制备方法，所述方法按下述步骤进行：步骤1：称取10kg清水，在清水中掺入1kg氯化钠、0.2kg氯化钾与0.02kg氢氧化钠，充分搅拌使其完全溶解。
18.步骤2：边搅拌边加入0.02kg小麦麸皮、0.3kg钙镁醋酸盐和0.1kg磺甲基化单宁，搅拌均匀后即制得渣土膏浆防冻液。
19.步骤3. 按质量百分比在盾构渣土中添加25%渣土膏浆防冻液，搅拌均匀即为防冻盾构渣土膏浆。
20.本实施例制备的防冻盾构渣土膏浆在-12.3℃以上时仍有较好流动度。


技术特征：
1.一种防冻盾构渣土膏浆，其特征在于所述防冻盾构渣土膏浆由渣土膏浆防冻液和盾构渣土制成，其中：所述渣土膏浆防冻液由清水、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠、抗冻蛋白和抗冻添加剂制成；所述氯化钠的添加量为清水质量的6~10%；所述氯化钾的添加量为清水质量的1~3%；所述氢氧化钠的添加量为清水质量的0.1~0.5%；所述抗冻蛋白的添加量为清水质量的0.1~0.2%；所述抗冻添加剂的添加量为清水质量的2~6%；所述渣土膏浆防冻液的添加量为盾构渣土质量的20~30%。2.根据权利要求1所述的防冻盾构渣土膏浆，其特征在于所述抗冻蛋白为植物抗冻蛋白。3.根据权利要求1所述的防冻盾构渣土膏浆，其特征在于所述植物抗冻蛋白为小麦麸皮。4.根据权利要求1所述的防冻盾构渣土膏浆，其特征在于所述抗冻添加剂为钙镁醋酸盐和磺甲基化单宁的混合物。5.根据权利要求4所述的防冻盾构渣土膏浆，其特征在于所述钙镁醋酸盐和磺甲基化单宁的质量比为3:1。6.一种权利要求1-5任一项所述防冻盾构渣土膏浆的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤1：称取一定量清水，在清水中掺入氯化钠、氯化钾与氢氧化钠，充分搅拌使其完全溶解；步骤2：边搅拌边加入的抗冻蛋白与抗冻添加剂，搅拌均匀后即制得渣土膏浆防冻液；步骤3：在盾构渣土中添加渣土膏浆防冻液，搅拌均匀即为防冻盾构渣土膏浆。

技术总结
本发明公开了一种防冻盾构渣土膏浆，所述防冻盾构渣土膏浆由渣土膏浆防冻液和盾构渣土制成，其中：所述渣土膏浆防冻液由清水、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠、抗冻蛋白和抗冻添加剂制成；所述氯化钠的添加量为清水质量的6~10%；所述氯化钾的添加量为清水质量的1~3%；所述氢氧化钠的添加量为清水质量的0.1~0.5%；所述抗冻蛋白的添加量为清水质量的0.1~0.2%；所述抗冻添加剂的添加量为清水质量的2~6%；所述渣土膏浆防冻液的添加量为盾构渣土质量的20~30%。本发明在少量添加抗冻蛋白的同时，复合添加氯化钠等添加剂，有效降低了渣土膏浆的冰点，使其在低温环境下仍具有较好的流动性，保证盾构施工的正常开展。工的正常开展。


技术研发人员：周游 魏云峰 蔡吉泉 杨光辉 马泽龙 杨国富 韩友强 刘志伟 唐亮 郭小雨 胡心雨 王名远
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学重庆研究院
技术研发日：2022.06.02
技术公布日：2022/8/5