一种采用海水制备的触变泥浆及其制备方法与流程

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及一种采用海水制备的触变泥浆及其制备方法。

背景技术：

随着国家社会经济及由此推动的市政建设的飞速发展，城市综合管廊工程越来越多。预制吊装法是管廊施工的常用工法，但受地下管线和其他特殊因数限制，顶管工艺体现了与开挖工艺明显不同的优势，并得到了广泛的应用。而随着城市规模的扩大，跨海综合管廊也逐步开始建设，目前对于跨海海底管廊，特别是大直径的顶管工程，国内施作较少，对这方面顶管工程的触变泥浆性能试验研究尤其是利用海水制备的触变泥浆研究还很少。

中国专利文献公开号cn104150822b公开的触变泥浆及其制备方法，该发明的触变泥浆，以重量百分比计，其制备原料包括：钠基膨润土4～9％、纯碱0.2～0.4％、羧甲基纤维素钠cmc0.05～0.15％、聚丙烯酰胺php0.1～0.3％、余量为水。该发明的制备方法包括下列步骤：选取原材料；混合搅拌；循环膨化。但是，上述触变泥浆在制备过程中采用淡水资源进行制备，使得制备的触变泥浆材料一旦遇到海水中的氯离子，就会很快失水，发生泥水分离，导致触变泥浆失去润滑作用，制备的触变泥浆滤失严重、易受污染、保水性差，难以适应海水环境，而且，采用淡水资源制备触变泥浆，容易对淡水造成污染，且淡水用量大，既造成资源浪费，又提高制备成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种采用海水制备的触变泥浆及其制备方法，采用海水替代传统淡水进行泥浆制备，结合抗盐共聚物实现增粘、降滤失、抗污染、提高泥浆保水性的功效，具有方便就地取材、节省工程成本、节约淡水资源、更加节能环保的优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种采用海水制备的触变泥浆，由以下重量份的原料制成：膨润土900～1100份，纯碱35～40份，羧甲基纤维素钠cmc-na125～330份，聚丙烯酰胺php25～30份，抗盐共聚物gtq5～10份，海水5000～10000份。

本发明优选地技术方案在于，采用海水制备的触变泥浆由以下重量份的原料制成：膨润土900份，纯碱35份，羧甲基纤维素钠cmc-na125份，聚丙烯酰胺php25份，抗盐共聚物gtq5份，海水5000份。

本发明优选地技术方案在于，采用海水制备的触变泥浆由以下重量份的原料制成：膨润土1100份，纯碱40份，羧甲基纤维素钠cmc-na330份，聚丙烯酰胺php30份，抗盐共聚物gtq10份，海水10000份。

本发明优选地技术方案在于，采用海水制备的触变泥浆由以下重量份的原料制成：膨润土1000份，纯碱38份，羧甲基纤维素钠cmc-na225份，聚丙烯胺php28份，抗盐共聚物gtq8份，海水8000份。

本发明优选地技术方案在于，膨润土配置为钠基膨润土。

本发明优选地技术方案在于，膨润土配置为钙基膨润土。

本发明提供的一种触变泥浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按原料组成称取各组分；

(2)先将膨润土加入搅拌桶内，在搅拌的过程加入45％～47.5％的海水，搅拌均匀，得胚料；

(3)用海水将抗盐共聚物gtq溶解，得到抗盐共聚物溶液，然后将抗盐共聚物溶液加入到步骤(2)的搅拌桶内，搅拌均匀，以实现增粘，降低泥浆的滤失；

(4)用海水将纯碱溶解，得到碳酸钠溶液，然后将碳酸钠溶液加入到步骤(3)的搅拌桶内，搅拌均匀，再加入聚丙烯酰胺php并搅拌均匀；

(5)再将剩余的海水、羧甲基纤维素钠cmc-na加入到步骤(4)所得的泥浆中，搅拌均匀；

(6)最后将步骤(5)所得的泥浆通过泥浆泵输送至储浆池内，膨化24～36小时。

本发明优选地技术方案在于，在步骤(4)中，溶化纯碱所用的水与碳酸钠的重量比为2～5：1。

本发明优选地技术方案在于，在步骤(3)中，溶化抗盐共聚物gtq所用的水与抗盐共聚物gtq的重量比为100～200：1。

本发明的有益效果为：

本发明提供的采用海水制备的触变泥浆及其制备方法，采用海水替代传统淡水进行泥浆制备，便于就地取材、节省工程成本，同时可节约淡水资源，更加节能环保。在胚料中添加抗盐共聚物，可增加胚料的黏度，使得后续添加的碳酸钠溶液、聚丙烯酰胺php以及羧甲基纤维素钠cmc-na可以更好地与泥浆胚料相融合，从而使制备的触变泥浆具有降滤失、抗污染、保水性优良等功效。本发明技术方案制备的触变泥浆具有优异的护壁性、触变性以及稳定性的特点，可作为大型跨海顶管施工中的支撑以及润滑介质，能在顶进管道外周形成一个较完整的连续润滑膜，起到减阻、填补和支撑作用，保证顶管顶进的安全稳定，在顶管隧道工程行业的发展中具有广阔的前景。且适用效果良好、适用范围广泛，该方法简便易操作，且制备成本较低，能够进一步节约施工成本。

具体实施方式

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种采用海水制备的触变泥浆，包含以下重量份数的各成分：

膨润土900份，纯碱35份，羧甲基纤维素钠cmc-na125份，聚丙烯酰胺php25份，抗盐共聚物gtq5份，海水5000份，按照上述触变泥浆的配比作如下制备：

(1)将2250份水加入搅拌桶内；

(2)将900份膨润土缓慢加入搅拌桶内，于温度为45～60℃、转速为240～300r/min的条件下均匀混合搅拌30～45min后，得胚料；

(3)用500份海水将5份抗盐共聚物gtq溶解，得到抗盐共聚物溶液，然后将抗盐共聚物溶液加入到搅拌桶内，搅拌均匀；

(4)用70份海水将35份纯碱溶解，得到碳酸钠溶液，然后将碳酸钠溶液加入搅拌桶内，搅拌均匀，再加入25份聚丙烯酰胺php并搅拌均匀；

(5)再将2180份的海水、125份羧甲基纤维素钠cmc-na加入到上述所得泥浆中，于温度为50～60℃、转速为300～350r/min的条件下均匀混合搅拌60～80min后，得预处理触变泥浆；

(6)最后将上述所得泥浆通过泥浆泵输送至储浆池内，于温度为30～45℃的条件下膨化24小时，得触变泥浆。

实施例2

一种采用海水制备的触变泥浆，包含以下重量份数的各成分：

膨润土1100份，纯碱40份，羧甲基纤维素钠cmc-na330份，聚丙烯酰胺php30份，抗盐共聚物gtq10份，海水10000份，按照上述触变泥浆的配比作如下制备：

(1)将4750份水加入搅拌桶内；

(2)将1100份膨润土缓慢加入搅拌桶内，于温度为50～65℃、转速为260～320r/min的条件下均匀混合搅拌35～50min后，得胚料；

(3)用2000份海水将10份抗盐共聚物gtq溶解，得到抗盐共聚物溶液，然后将抗盐共聚物溶液加入到搅拌桶内，搅拌均匀；

(4)用200份海水将40份纯碱溶解，得到碳酸钠溶液，然后将碳酸钠溶液加入搅拌桶内，搅拌均匀，再加入30份聚丙烯酰胺php并搅拌均匀；

(5)再将3050份的海水、330份羧甲基纤维素钠cmc-na加入到上述所得泥浆中，于温度为55～65℃、转速为320～370r/min的条件下均匀混合搅拌65～85min后，得预处理触变泥浆；

(6)最后将上述所得泥浆通过泥浆泵输送至储浆池内，于温度为35～50℃的条件下膨化36小时，得触变泥浆。

实施例3

一种采用海水制备的触变泥浆，包含以下重量份数的各成分：

膨润土1000份，纯碱38份，羧甲基纤维素钠cmc-na225份，聚丙烯酰胺php28份，抗盐共聚物gtq8份，海水8000份，按照上述触变泥浆的配比作如下制备：

(1)将3700份水加入搅拌桶内；

(2)将1000份膨润土缓慢加入搅拌桶内，于温度为48～63℃、转速为250～310r/min的条件下均匀混合搅拌33～48min后，得胚料；

(3)用1200份海水将8份抗盐共聚物gtq溶解，得到抗盐共聚物溶液，然后将抗盐共聚物溶液加入到搅拌桶内，搅拌均匀；

(4)用133份海水将38份纯碱溶解，得到碳酸钠溶液，然后将碳酸钠溶液加入搅拌桶内，搅拌均匀，再加入28份聚丙烯酰胺php并搅拌均匀；

(5)再将2967份的海水、225份羧甲基纤维素钠cmc-na加入到上述所得泥浆中，于温度为53～63℃、转速为310～360r/min的条件下均匀混合搅拌63～83min后，得预处理触变泥浆；

(6)最后将上述所得泥浆通过泥浆泵输送至储浆池内，于温度为33～48℃的条件下膨化30小时，得触变泥浆。

将实施例1至3所得的触变泥浆进行性能检测，具体检测方法如下：

1、流动性：采用漏斗粘度计配合秒表测量试件黏度，单位是秒(s)，且时间越短，则黏度越低，流动性越好；

2、稳定性：采用量筒和玻璃板来测量泥浆的析水率，即试件泥浆制成24h内从浆液中离析出来的水分与原泥浆体积的比值，其值越小，则稳定性越好；

3、保水性：采用打气筒滤失仪来测量泥浆的失水量。

经测试，实施例1-3制得的触变泥浆的各项指标如表1所示。

表1各实施例制备的触变泥浆的性能指标

顶管施工所需的触变泥浆必须具有的性能如下表2所示。

表2触变泥浆的性能需求

通过上述制备过程结合表1检测结果以及表2性能要求可知，采用海水替代传统淡水进行泥浆制备，便于就地取材、节省工程成本，同时可节约淡水资源，更加节能环保。在胚料中添加抗盐共聚物，可增加胚料的黏度，使得后续添加的碳酸钠溶液、聚丙烯酰胺php以及羧甲基纤维素钠cmc-na可以更好地与泥浆胚料相融合，从而使制备的触变泥浆具有降滤失、抗污染、保水性优良等功效。本发明技术方案制备的触变泥浆具有优异的护壁性、触变性以及稳定性的特点，可作为大型跨海顶管施工中的支撑以及润滑介质，能在顶进管道外周形成一个较完整的连续润滑膜，起到减阻、填补和支撑作用，保证顶管顶进的安全稳定，在顶管隧道工程行业的发展中具有广阔的前景。且适用效果良好、适用范围广泛，该方法简便易操作，且制备成本较低，能够进一步节约施工成本。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

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