一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆及其制备方法与流程

1.本发明涉及地下连续墙施工领域，具体地，涉及一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆及其制备方法。


背景技术：

2.地下连续墙由于其墙体刚度大、整体性好、施工速度快等特点，在城市地下空间开发和城市地铁建设中作为一种可靠的开挖方法被广泛使用。地下连续墙是在地面上使用成槽设备，在泥浆护壁条件下开挖出深槽，在槽内吊放钢筋笼，用导管法灌注水下混凝土形成钢筋混凝土墙壁，作为地下截水、防渗、承重、挡水的重要结构。
3.在地下连续墙施工中，泥浆护壁成槽已成为主要的成槽护壁方式之一。泥浆在槽壁上形成不透水的膜，将周围土体分隔开，阻挡地下水流入槽内，也对槽壁产生静液压力，平衡外侧水土压力，同时泥浆与土体间的电位差促进泥浆中的膨润土颗粒向槽壁侧移动，形成的电渗力对壁面起支撑作用。此外，护壁泥浆还起到润滑、携渣和冷却的作用。浆液的质量直接影响到施工过程中的槽壁稳定性和施工进程，因此护壁泥浆的滤失量、泥皮厚度及粘度稳定性等综合性能参数是护壁泥浆制备的关键要素。
4.经对现有技术的检索发现，涉及地下连续墙护壁泥浆的制备工艺有：砂层地质地下连续墙挖槽护壁泥浆的制备方法(申请号：201710601130.4)、一种用于地下连续墙施工的泥浆及其制备方法(申请号：201710216168.x)、软土地区地下连续墙护壁泥浆及该泥浆配比的确定方法(申请号：201811399420.6)等，、红砂岩卵石层中的地下连续墙成槽护壁泥浆及方法(申请号：201410003460.x)、超深地下连续墙用护壁泥浆(申请号：201310370342.8)等，上述专利以及现有技术中用于地下连续墙护壁泥浆大多由黏土、膨润土以及cmc(羧基纤维素)、fci(烙铁木质素磺酸钠盐)、pam(聚丙烯酰胺)、碳酸钠等传统添加剂材料制备而成，但随着工程建设各项环保标准的提升，传统膨润土泥浆出现了各项化学添加剂使用量大，环境污染严重、护壁效果不足以及施工成本高等问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆及其制备方法，通过添加pw植物胶、马铃薯接枝淀粉、聚丙烯酸钠及重晶石粉等绿色环保材料对地下连续墙护壁泥浆进行性能改良，以满足地下连续墙施工要求。
6.为解决上述难题，本发明第一个方面提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为(200
‑
400):(250
‑
300):4:2.5:5。
7.优选地，所述膨润土基础浆液由膨润土与水按重量比为100:(200
‑
400)的比例混合。
8.优选地，所述膨润土为细度为220目
‑
250目的钠基膨润土。钠基膨润土的可塑性及粘结性较好。
9.优选地，所述黏土基础浆液由黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:(1.5
‑
2):(2
‑
3):(250
‑
300)的比例混合。
10.黏土基础浆液的重晶石粉作为加重剂，可提高泥浆相对密度，槽壁压力增大，护壁稳定性提高。
11.优选地，在黏土使用前进行物理、化学和矿物测定，选用符合以下性能参数的黏土：黏土塑性指数大于20％；所述黏土的含沙量小于5％；所述黏土的粘粒含量小于等于50％。塑性指数大于20％，含沙量小于5％，粘粒含量不大于50％；
12.上述黏土基础浆液的组分中，纯碱作为分散剂，在地下水较多的地层可减少纯碱使用比例或者去除纯碱。
13.优选地，所述重晶石的细度大于325目。选用细度大于325目的重晶石粉末，在使用过程中不易发生沉淀。
14.本发明第二个方面提供一种上述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆的制备方法，包括：
15.制备膨润土基础浆液：将膨润土、水按重量比为100:(200
‑
400)的比例混合，并将混合液置于高速回转式搅拌机中搅拌混合，搅拌均匀后静置发酵预设时间后，得到所述膨润土基础浆液；优选地，在添加膨润土之前进行泥浆配合比实验。
16.制备黏土基础浆液：将黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:(1.5
‑
2):(2
‑
3):(250
‑
300)的比例搅拌混合，并将混合浆液静置后，待所述混合浆液充分溶胀后得到黏土基础浆液；
17.将所述膨润土基础浆液、所述黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠按重量比为(200
‑
400):(250
‑
300):4:2.5:5的比例混合均匀，得到环保型护壁泥浆。
18.上述泥浆的组分中，添加的pw植物胶分子量为150万，通过在泥浆添加pw植物胶提高泥浆粘度高(1天粘度大于25s)且粘度随时间变化慢，稳定性好，润滑性能优异；同时添加的pw植物胶原料天然，取自生长于我国云南、四川、贵州等地的小型灌木，经济及环境效益显著。
19.上述泥浆的组分中，添加马铃薯接枝淀粉与聚丙烯酸钠均可有效降低泥浆在压差作用下渗入地层的水量，且在两种材料复合使用下的滤失量减少，改善泥浆滤失性能使其达到最佳；经测试发现，30min后滤失量可降低至20ml以下，同时生成的泥膜更加致密。
20.与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：
21.本发明上述环保型护壁泥浆，适用于各类含砂及卵石地层，在传统护壁泥浆基础材料上，以pw植物胶、马铃薯接枝淀粉、聚丙烯酸钠等绿色环保材料代替了化学添加剂，通过使用绿色环保添加剂，降低泥浆中膨润土固相颗粒及化学添加剂的掺量，同时改善各类地层中泥浆滤失等性能，改进施工控制的泥皮厚度及粘度稳定性关键要素；减少污染，绿色建材确保环保施工，实现可持续性建设的要求。
22.本发明上述环保型护壁泥浆，添加pw植物胶组分增加了浆液粘度，促进泥浆凝胶化，可固定砂砾的相对位置及填充土体表面空隙，增加了槽壁的稳定性，起凝胶作用同时降低了膨润土掺量，减少了泥浆中固相颗粒的比例，使浆液粘度稳定，有效解决连续墙施工成槽过程中容易出现的缩径或者塌孔问题。
23.本发明上述环保型护壁泥浆，在低掺量的马铃薯接枝淀粉与聚丙烯酸钠协同作用
下形成的泥膜更加致密，有效降低泥膜滤失量，增加泥浆使用时间，节约资源节省施工成本。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
25.实施例1
26.本实施例提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为200：250:4:2.5:5。
27.上述用于地下连续墙的环保型护壁泥浆可以采用以下方法制备，按照以下步骤执行：
28.步骤1：制备膨润土基础浆液：将膨润土、水按重量比100:300的比例混合，置于高速回转式搅拌机中搅拌混合，以300转/分钟的常规搅拌均匀后静置发酵36小时，得到基础浆液a；
29.步骤2：制备黏土基础浆液：将黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:1.5:2:250的比例混合，混合浆液静置3小时充分溶胀后得到基础浆液b；
30.步骤3：将步骤1制备的基础浆液1、步骤2制备的基础浆液b、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉、聚丙烯酸钠按重量比为200:250:4:2.5:5的重量比混合均匀。
31.经试验，本实施例制得的泥浆粘度为28s，滤失量为15ml，泥膜厚度为1.6mm，泥浆各性能均满足施工要求，且本实施例的膨润土掺量降低为传统配比的一半以下，制备费用为传统配比的80％。
32.实施例2
33.本实施例提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为300:270:4:2.5:5。
34.上述用于地下连续墙的环保型护壁泥浆可以采用以下方法制备，按照以下步骤执行：
35.步骤1：制备膨润土基础浆液：将膨润土、水按重量比为100:400的比例混合，置于高速回转式搅拌机中搅拌混合，以250转/分钟的转速搅拌均匀后静置发酵18小时，得到基础浆液a；
36.步骤2：制备黏土基础浆液：将黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:1.8:3:270的比例搅拌混合，浆液静置2.5小时充分溶胀后得到基础浆液b；
37.步骤3：将步骤1得到基础浆液a、步骤2得到基础浆液b、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠按重量比为300:270:4:2.5:5的比例混合均匀。
38.经试验，本实施例制得的泥浆粘度为27s，滤失量为15.5ml，泥膜厚度为1.5mm，泥浆各性能均满足施工要求，且本实施例的膨润土掺量降低为传统配比的一半以下，制备费
用为传统配比的80％。
39.实施例3
40.本实施例提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为400:300:4:2.5:5。
41.上述用于地下连续墙的环保型护壁泥浆可以采用以下方法制备，按照以下步骤执行：
42.步骤1：制备膨润土基础浆液：将膨润土、水按重量比100:350的比例混合，置于高速回转式搅拌机中搅拌混合，以350转/分钟的转速搅拌均匀后静置发酵24小时，得到基础浆液a；
43.步骤2：制备黏土基础浆液：将黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:2:3:300的比例搅拌混合，浆液静置3.5小时充分溶胀后得到基础浆液b；
44.步骤3：将步骤1得到的基础浆液a、步骤2得到的基础浆液b、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠按重量比为400:300:4:2.5:5的比例混合均匀。
45.经试验，本实施例制得的泥浆粘度为27s，滤失量为15.5ml，泥膜厚度为1.6mm，泥浆各性能均满足施工要求，且本实施例的膨润土掺量降低为传统配比的一半以下，制备费用为传统配比的80％。
46.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

技术特征：
1.一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为(200
‑
400):(250
‑
300):4:2.5:5。2.根据权利要求1所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，所述膨润土基础浆液由膨润土与水按重量比为100:(200
‑
400)的比例混合。3.根据权利要求2所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，所述膨润土为细度为220目
‑
250目的钠基膨润土。4.根据权利要求1所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，所述黏土基础浆液由黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:(1.5
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2):(2
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3):(250
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300)的比例混合。5.根据权利要求4所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，所述黏土的塑性指数大于20％；所述黏土的含沙量小于5％；所述黏土的粘粒含量小于等于50％。6.根据权利要求4所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆，其特征在于，所述重晶石的细度大于325目。7.一种权利要求1
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6任一项所述的用于地下连续墙的环保型护壁泥浆的制备方法，其特征在于，包括：制备膨润土基础浆液：将膨润土、水按重量比为100:(200
‑
400)的比例混合，并将混合液置于高速回转式搅拌机中搅拌混合，搅拌均匀后静置发酵预设时间后，得到所述膨润土基础浆液；制备黏土基础浆液：将黏土、纯碱、重晶石及水按重量比为100:(1.5
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2):(2
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3):(250
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300)的比例搅拌混合，并将混合浆液静置后，待所述混合浆液充分溶胀后得到黏土基础浆液；将所述膨润土基础浆液、所述黏土基础浆液、pw植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠按重量比为(200
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400):(250
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300):4:2.5:5的比例混合均匀，得到环保型护壁泥浆。
技术总结
本发明提供一种用于地下连续墙的环保型护壁泥浆及其制备方法，包含以下重量比的组分：膨润土基础浆液、黏土基础浆液、PW植物胶、马铃薯接枝淀粉及聚丙烯酸钠的重量比为(200


技术研发人员：朱小藻 刘培路 沈水龙 谭霁爽 张宁 周阳宗 杨公正 阎向林 张益柱 汪伟 曹治博 项智博 储志坚 张龙生 熊涛 刘永茂
受保护的技术使用者：中铁十六局集团有限公司 汕头大学
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2021/6/29