泥岩分散剂使用效果报告.doc

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-1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20a-1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k15+812-k16+045233上部4-1、4-2粉细砂，中部强风化泥岩，下部中风化泥岩左k16+045-k16+145100全断面泥岩层，上部强风化泥岩，下部中、微风化泥岩左k16+145-k16+295150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-1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7585%。属极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为级。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8095%。属软岩，岩体破碎较完整，层顶埋深44.045.0m，本次测试的中风化泥岩天然极限单轴抗压强度为3.88-4.80 MPa，平均值为4.40MPa，岩体基本质量等级为级。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黏土矿物，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。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5mm厚、25cm钢套筒制作，刀盘采用10mm厚、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: (NaPO3)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5080%）；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，其阳性部分可为季铵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120克六偏磷酸钠1L620克无明显反应约2小时后发生缓慢的分解230克聚丙烯酰胺7无明显反应未发生分解3FXY-56反应较明显缓慢的分解4泥岩分散剂ZKY-2026.4反应明显持续分解520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分解图 8 不同化学材料对泥岩的分散直观图结论：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710克聚丙烯酸钠加入500克水920克无反应约1小时后未发生分解8100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9ZKY-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 9 等量条件下的模拟试验图 10，ZKY-202（1:1）在2分03秒时的分解状态，反应迅速，冒气泡。图11，在7分钟时，ZKY-202泥岩分散剂对泥岩土样已完全分解，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。4 ZKY-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=1:1320克约7分钟完全分解2原液:水=1:34约10分钟完全分解3原液:水=1:55约13分钟完全分解4原液:水=1:106约17分钟完全分解图 12 不同配比（稀释倍数）的ZKY-202分散剂对泥饼分散效果=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=1:13123.57克123.52克123.46克123.38克2原液：水=1:34129.52克129.52克129.45克129.64克3原液：水=1:55161.26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10107.53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=1:1316.10克16.10克16.01克16.01克2原液：水=1:3419.33克19.30克19.16克19.23克3原液：水=1:5513.24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106.07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=1:138.57克8.57克8.52克8.60克2原液：水=1:349.08克9.12克9.05克9.16克3原液：水=1:558.15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106.91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。第11页