使用多胺作為防粘添加劑用於含土壤的製作方法
2023-05-17 16:09:21 1
使用多胺作為防粘添加劑用於含土壤的製作方法
【專利摘要】使用至少一種選自如下的多胺化合物作為粘著降低添加劑用於粘土礦物含量多於10重量％的土壤的方法，所述多胺化合物選自二亞乙基三胺、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(TEPA)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺和七亞乙基八胺。
【專利說明】使用多胺作為防粘添加劑用於含土壤
[0001]本發明的主題為使用至少一種多胺作為粘著降低添加劑用於含粘土土壤的方法。
[0002]具有小於0.5質量％這樣適度濃度的聚合物添加劑廣泛地用於隧道應用來處理土壤，從而改進開挖地面的機械性能，這是現有技術公知的。聚合物添加劑的主要功能可見於控制開挖土壤的水含量、充當分散劑和防止含粘土土壤結塊。
[0003]由於尚不十分了解聚合物吸附的機理及其引起的隧道掘進機中用於土壓盾構(earth pressure shield)的糊狀混合物的土壤機械性能的改變,關於添加劑及其聚合特性，已有大量對新化學品開發的意見和建議。
[0004]關於在含有蒙脫石、高嶺石和伊利石的土壤中使用市售的聚合物產品「RheOSOil211」和「RheOSOil214」，已有現成的測試結果。儘管聚合物可顯示出潤滑作用，但是其不能大幅降低具有高含量的伊利石和蒙脫石的土壤中的粘著性。
[0005]由於這種效力的缺失，本發明的一個目的為找到可替代的用於特殊含粘土土壤的防粘添加劑。
[0006]Moore 和 Mitchell 的出版物(1974, Geotechnique, 24,627-640)研究了孔隙流體的介電性能對粘土剪切強度的影響，且描述了表達就高嶺石而言的土壤中相互作用的電磁力的分析技術。作者的結論是，介電常數在粘土介電常數範圍內的孔隙流體可大幅降低剪切強度且對機械行為具有強的影響。
[0007]本發明的一個目的是提供使用至少一種選自以下的多胺化合物作為粘著降低添加劑用於粘土礦物含量超過10重量％的土壤的方法:二亞乙基三胺、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(ΤΕΡΑ)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺和七亞乙基八胺。
[0008]通過使用所選擇的多胺或其混合物作為防粘添加劑，可證實，含有粘土的含水體系可改變其機械特性，並且尤其是顯示出大幅降低的粘著潛力。
[0009]儘管可預期多胺對粘土混合物的機械性能有大的影響(Moore和Mi tche 11 ；1974)，但是強防粘效果是預料不到的並且恰恰是遠高於使用市售的聚合物產品帶來的效果。這種粘土-水-多胺混合物的明顯防粘效果可在混合物具有寬範圍的水含量的情況下和用於金屬、瓷器和其他表面時觀察到。
[0010]出乎意料地，其他醚胺類(例如三乙胺和分子量至多500000g / mo I的聚乙烯亞胺以及三乙醇胺)對粘土、尤其是含伊利石體系的粘著行為所表現出的影響要小得多。
[0011]多胺的尺寸(胺和亞乙基基團的數量)增加，則表現為粘土-水-多胺混合物的粘著行為降低。
[0012]本發明的方法優選在如下的土壤體系中表現出其出乎意料的效果:所述土壤體系含有至少一種選自伊利石、高嶺石和蒙脫石的代表性粘土礦物。
[0013]還可使多胺或其混合物與基於聚羧酸鹽的分散劑結合使用，其中分散劑也可顯示出對粘土的防粘性能。
[0014]ΤΕΡΑ、剩下的多胺和所有分散劑均可根據本發明以液體形式和/或優選作為一種結合的液體添加劑而使用。
[0015]由於多胺在降低粘著性中出乎意料的特性，根據本發明可優選將其用於隧道開挖過程中。
[0016] 出乎意料的是，新方法可證實，TEPA主要在含有伊利石作為主要粘土礦物的土壤中是有利的，並且PEHA在主要含有高嶺石和/或蒙脫石的土壤中是有利的。
[0017]在本發明的一個優選的實施方案中，方法的特徵在於多胺使用的濃度為粘土礦物含量的0.5-2.0重量％，優選1.0重量％。
[0018]在本發明的一個優選的實施方案中，方法的特徵在於粘土由至少一種選自伊利石、高嶺石和蒙脫石的物類代表。
[0019]在本發明的一個優選的實施方案中，方法的特徵在於多胺與基於聚羧酸鹽的分散劑結合使用。
[0020]在本發明的又一個優選的實施方案中，方法的特徵在於分散劑對粘土具有防粘性倉泛。
[0021]在本發明的又一個優選的實施方案中，方法的特徵在於多胺和/或分散劑以液體形式使用，且優選作為一種結合的液體添加劑使用。
[0022]在本發明的又一個優選的實施方案中，液體的特徵在於液體添加劑以粘土礦物含量的0.5-2.0重量％且優選1.0重量％的量施用於含粘土的土壤。
[0023]在本發明的又一個優選的實施方案中，方法的特徵在於在粘土主要由伊利石代表的情況下使用ΤΕΡΑ。
[0024]在本發明的又一個優選的實施方案中，方法的特徵在於在粘土主要由高嶺石和/或蒙脫石代表的情況下使用ΡΕΗΑ。
[0025]在本發明的又一個優選的實施方案中，方法的特徵在於多胺在隧道開挖過程中使用。
[0026]實施例示出所選擇的多胺作為粘著降低添加劑用於伊利石混合物的出乎意料的優點:
[0027]實施例1
[0028]總共製備了四種混合物，稱量1500g幹伊利石粉末和所需量的水(適用於TBM操作)以及化學品放入Hobart kitchen混合機的混合罐中
[0029]1020g(68% )水，不含化學品；
[0030]1005g(67% )水，I5g TETA(幹伊利石的 I 重量％ )；
[0031]1005g(67% )水，I5g TEPA(幹伊利石的 I 重量％ )；
[0032]1005g(67% )水，I5g PEHA(幹伊利石的 I 重量％ )；
[0033]在混合機中安裝混合罐和混合工具，之後，開始對所需的混合物進行混合步驟。在確定的混合時間(3分鐘)後，測定粘著在混合槳上的土壤重量，並且除以混合機中溼土壤的初始總重量。
[0034]接著，倒轉含有剩餘土壤的混合罐。測定倒轉之後粘著在罐上的土壤重量，並除以倒轉之前罐中的土壤重量。
[0035]圖1示出與相同水含量下的不含任何化學品的混合物(糊狀混合物)相比，在伊利石粘土中添加濃度為I重量％的不同多胺(ΤΕΤΑ、ΤΕΡΑ、PEHA)對粘著在混合槳上的材料的影響。以粘著在Hobart kitchen混合機的混合槳上的土壤重量與混合機中土壤總重量的比值作圖。可見當多胺以I重量％的濃度加入時，該比值顯著下降。[0036]圖2示出與相同含量下的不含任何化學品的混合物相比，在伊利石粘土中添加濃度為I重量％的不同多胺(ΤΕΤΑ、ΤΕΡΑ、PEHA)對粘著在混合罐上的材料的影響。以倒轉之後粘著在罐上的土壤相對於混合後罐中的土壤的比值作圖。同樣，當加入所選擇的多胺時，該比值顯著下降。
[0037]當混合時，已經可以觀察到ΤΕΤΑ、ΤΕΡΑ和PEHA對含粘土的土壤或粘土本身的機械行為、特別是粘著性能有強的影響。PEHA的影響高於TEPA的影響，TEPA自身具有比TETA更高的效力。這意味著可觀察到分子量依賴性。此外，還可注意到，效力取決於多胺的濃度。
【權利要求】
1.使用至少一種選自如下的多胺化合物作為粘著降低添加劑用於粘土礦物含量多於10重量％的土壤的方法:二亞乙基三胺、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(ΤΕΡΑ)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺和七亞乙基八胺。
2.權利要求1的方法，其特徵在於，多胺使用的濃度為粘土礦物含量的0.5-2.0重量％，優選1.0重量％。
3.權利要求1或2之一的方法，其特徵在於，粘土由至少一種選自伊利石、高嶺石和蒙脫石的物類代表。
4.前述權利要求之一的方法，其特徵在於，多胺與基於聚羧酸鹽的分散劑結合使用。
5.權利要求4的方法，其特徵在於，分散劑對粘土具有防粘性能。
6.權利要求4或5之一的方法，其特徵在於，多胺和/或分散劑以液體形式使用，且優選作為一種結合的液體添加劑使用。
7.前述權利 要求之一的方法，其特徵在於，液體添加劑以粘土礦物含量的0.5-2.0重量％且優選1.0重量％的量施用於含粘土的土壤。
8.前述權利要求之一的方法，其特徵在於，在粘土主要由伊利石代表的情況下使用ΤΕΡΑ。
9.前述權利要求之一的方法，其特徵在於，在粘土主要由高嶺石和/或蒙脫石代表的情況下使用ΡΕΗΑ。
10.前述權利要求之一的方法，其特徵在於，多胺在隧道開挖過程中使用。
【文檔編號】C09K17/14GK103930520SQ201280041205
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2011年8月22日
【發明者】A·普澤林, M·普魯澤, L·梅耶爾, R·扎姆斯泰格 申請人:建築研究和技術有限公司