泥岩分散剂使用效果报告.docx

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泥岩分散剂使用效果报告

泥岩分散剂使用效果报告

泥岩分散剂使用效果报告

一、琴〜武区间泥岩勘测和成份分析：

左线483m存在20a-l强风化泥岩，其中全断面岩层150m长，其余为上部砂层，下部岩层。

右线448m存在20aT强风化泥岩，其中全断面岩层70m长，其余为上部砂层，下部岩层。

表1琴-武区泥岩分布概况

里程

长度m

地层形式

左kl5+812-kl6+045

233

上部4-1、4-2粉细砂，中部强风化泥岩，下部中风化泥岩

左kl6+045-kl6+145

100

全断面泥岩层，上部强风化泥岩，下部中、微风化泥岩

左kl6+145-kl6+295

150

上部4-1、4-2粉细砂，中部强风化泥岩，下部中风化泥岩

1、20a-l强风化泥岩：

青灰色，岩体风化严重，结构大部分破坏，主要矿物成份为石英、绿泥石、伊利石、长石、方解石等,岩芯呈黏性土夹强风化碎块状或强风化碎块混黏性土状。

取芯率约75〜85%。

属极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为V级。

2、20a-2中等风化泥岩：

青灰色，层状结构，层状构造，主要矿物成份为石英、绿泥石、伊利石、长石、方解石等，泥质胶结为主，不同部位其矿物成份含量变化大，节理裂隙发育，岩芯呈块状、短柱状，岩质软，锤击声哑，锤击可碎。

取芯率约80〜95%。

属软岩，岩体破碎〜较完整，层顶埋深44.0〜45.0m,本次测试的中风化泥岩天然极限单轴抗压强度为3.88-4.80MPa,平均值为4.40MPa,岩体基本质量等级为V级。

根据中风化泥岩X衍射试验报告，该区间中风化泥岩矿物成份主要为绿泥石、伊利石、石英、长石和方解石等组成。

伊利石是常见的一种戮土矿物，常由白云母、钾长石风化而成，并产于泥质岩中，是介于云母和高岭石及蒙脱石间的中间矿物，常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物，在电子显微镜下常呈不规则的鳞片状集合体，类似蒙脱石。

绿泥石主要是中、低温热液作用，浅变质作用和沉积作用的产物，形成于区域变质形成的岩石。

另外泥岩中的泥质成

份约占10-30%,其在强风化带或破碎中风化泥岩带中，特别是在汉江周边当含水

量大时，这部分也具有一定的吸水膨胀和吸附能力。

是盾构刀盘在地下掘进过程

中产生泥岩粘附和结泥饼问题的主要原因所在。

X衍射检测成果报告

|性名称：

忒汉质虫交通6亏线W台站武胖路站区何（汉江北分析弓S2015/10

样品编写

取样深废

（tn）

I/Kj

石

~1T

利

Ai

有

央

LX

石

方

石

•

R..,1六

口

JLZ

石

备注

ZK2-2H

45.50-45.60

35

30

25

8

2

mm1<111njfrw

ZK2-2

47.20-47.40

32

36

23

7

?

中风化

ZK2-3b

46.0046.1（）

30

20

38

8

2

2

i»Mf/1（>

ZK2-3

48.00-48.15

35

32

25

6

2

—JI.

中风化

[.•■一一1

1

11,1

L———

—

试验触位3中国地《5大学（武汉〉打印，校槌，

图1泥岩成分的X衍射检测报告

二、泥岩预防和除泥试验

1预防刀盘结泥饼试验

刀盘模型制作：

盾体模型采用5皿厚、4）25cm钢套筒制作，刀盘采用10mm

厚、4）20cm不锈钢板制作，刀盘开口率设计38%左右，刀盘面板上焊接有20

个小刀齿。

图4填料模拟

（2）手动旋转刀盘，模拟盾构机掘进，当刀盘左右旋转直至扭力增大无法旋转。

（3）取出模型刀盘查看，刀盘结泥饼严重。

2刀盘结泥饼之后的除泥试验（即浸泡试验）

通过大量查阅文献资料，选用安全高效的化学材料进行除泥试验

（1）六偏磷酸钠

分子式：

（NaP03）6,在工业生产中用作粘接剂、浮选剂、分散剂、软水剂、缓冲剂。

（2）聚丙烯酰胺

为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力。

具有：

絮凝性（PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用）；粘合性（能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用）；降阻性（能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量就能降阻50-80%）；增稠性（在中性和酸条件下均有增稠作用，当PH值在10以上时易水解，呈半网状结构时，增稠将更明显）。

（3）盾构泥岩分散剂FXY-5

武汉富鑫远科技有限公司。

研发和提供。

（4）泥岩分散剂ZKY-202

武汉中科长青商贸有限公司研发和提供。

（5）工业洗衣粉

通过改变界面的能量分布，改变细菌细胞膜通透性，影响细菌新陈代谢，还可使蛋白变性，灭活菌体内多种酶系统，从而具有抗菌活性。

非离子表面活性剂溶于水中不电离，具有良好的洗涤作用，有助于去除沾染的微生物，但杀菌作用很微弱。

双性离子表面活性剂溶于水中，其亲水基同时具有阴阳两种离子性质，其阳性部分可为季铉盐型或其他胺类似物，因此既有阴离子化合物的去垢性能，又有阳离子化合物的杀菌作用。

表2五种化学材料除泥效果

序

号

材料

清水

PH

加入

泥饼

初始反应

时间

反应效果

1

20克六偏磷酸钠

1L

6

20克

无明显反应

约2小时后

发生缓慢的分解

2

30克聚丙烯酰胺

7

无明显反应

未发生分解

3

FXY-5

6

反应较明显

缓慢的分解

4

泥岩分散剂

ZKY-202

6.

4

反应明显

持续分解

5

20克工业洗衣粉

10

无明显反应

发生缓慢的分解

6

清水

7

无明显反应

60%分解

结论：

本组试验5种化学材料对泥岩分散效果不理想，ZKY-202对泥岩有较好的分散效果。

3进一步选取以下三种试剂分析：

（1）聚丙烯酸钠

聚丙烯酸钠：

多用于水处理，可在碱性和中浓缩倍数条件下运行而不结垢。

聚丙烯酸钠能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中而不沉淀，从而达到阻垢目的。

是一种常用的分散剂，除了用于水处理，还广泛大量应用于造纸、纺织、印染行业做浆料分散剂，用于陶瓷工业做碳酸钙分散剂，用于涂料行业做颜料分散剂等

（2）泡沫剂

能降低水溶液表面张力的物质，由于可促进水的扩展，使表面润湿（用作润湿剂），又可浸透进入微细孔道，使两种不相混合的液体，如油和水发生乳化（用作乳化剂），润湿和乳化均有利于油污的去除。

（3）ZKY-202泥岩分散剂

表3三种试剂模拟试验结果

序

号

材料

PH

加入

泥饼

初始反应

时间

反应效果

7

10克聚丙烯酸钠加入500克水

9

20克

无反应

约1小时后

未发生分解

8

100毫升泡沫剂加入

500毫升水

6

无明显反应

约1小时后

发生缓慢分

解

9

ZKY-202（1:

1）溶液

500毫升

3

迅速发生分解

反应，冒气泡

约7分钟

泥饼完全被

分解

图11,在7分钟时，ZKY-202泥岩分散剂对泥岩土样己完全分解，其他两种试剂中的泥岩土样无明显变化。

总结：

经多次试验得出，ZKY-202泥岩分散剂是目前所做泥饼分散试验效果最好的试剂。

此外，我们在其中加入了氢氧化钠调PH成碱性后，其分散效果不变。

4ZKY-202泥岩分散剂不同配比的分散试验

通过试验分析不同配比（稀释倍数）的ZKY-202泥岩分散剂对泥饼的分散效果，并分别考察分散剂对铁、混凝土和橡胶是否起反应。

表4不同配比（稀释倍数）对泥饼的分散效果

序号

配比（稀释倍数）

PH

泥饼重量

泥饼分散效果

1

原液:

水二1:

1

3

20克

约7分钟完全分解

2

原液:

水=1:

3

4

约10分钟完全分解

3

原液:

水=1:

5

5

约13分钟完全分解

4

原液:

水=1:

10

6

约17分钟完全分解

表5不同配比（稀释倍数）下钢筋的浸泡试验

序

号

实验材料配比

PH

加入钢筋的初始质量

40分钟后钢筋的质量

4个半小时后钢筋的质量

6个半小时后钢筋的质量

1

原液：

水=1:

1

3

123.57克

123.52克

123.46克

123.38克

2

原液：

水=1:

3

4

129.52克

129.52克

129.45克

129.64克

3

原液：

水=1:

5

5

161.26克

161.13克

161.17克

161.18克

4

原液：

水=1:

5再加入20毫升氢氧化钠

10

107.53克

107.52克

107.53克

107.54克

结果表明，在完全浸泡试验中，钢筋的质量前后变化不大，因此得出结论：

不同配比的ZKY-202泥岩分散剂与钢筋不反应。

表6不同配比（稀释倍数）下混凝土的浸泡试验

序

号

实验材料配

比

PH

加入混凝土

的初始质量

40分钟后混凝土的质量

4个半小时

后混凝土的

质量

6个半小时

后混凝土的

质量

1

原液：

水=1:

1

3

16.10克

16.10克

16.01克

16.01克

2

原液：

水=1:

3

4

19.33克

19.30克

19.16克

19.23克

3

原液：

水=1:

5

5

13.24克

13.24克

13.21克

13.18克

4

原液:

水=1:

5再加入20毫升氢氧化钠

10

6.07克

6.06克

6.05克

6.06克

结果表明，在完全浸泡试验中，混凝土的质量前后变化不大，因此得出结论:

不同配比的ZKY-202泥岩分散剂与混凝土不反应。

表7不同配比（稀释倍数）下橡胶浸泡试验

序

号

实验材料配

比

PH

加入橡胶的初始质量

40分钟后橡胶的质量

4个半小时后橡胶的质量

6个半小时后橡胶的质量

1

原液:

水=1:

1

3

8.57克

8.57克

8.52克

8.60克

2

原液：

水=1:

3

4

9.08克

9.12克

9.05克

9.16克

3

原液：

水=1:

5

5

8.15克

8.21克

8.20克

8.26克

4

原液：

水=1:

5再加入20毫升氢氧化钠

10

6.91克

6.91克

6.90克

6.92克

结果表明，在完全浸泡试验中，橡胶的质量前后变化不大，因此得出结论：

不同配比的ZKY-202泥岩分散剂与橡胶不反应。

三、小结

1、ZKY-202是目前所有试验试剂中，对泥岩分散效果最理想的试剂，且与橡胶，钢筋，混凝土不反应，安全性较好。

2由于ZKY-202对泥岩分散过程中会产生泡沫，因此在分散剂使用之后将要对泥浆进行消泡处理

3、在兼顾分散效果和成本控制的前提下，根据本工区泥岩地层的泥岩实际情况，通过比较不同配比情况（稀释倍数），确认适合本工区的最佳分散剂使用配比。