【研究目的】

液体在固体表面的润湿会产生粘滞阻力，从而增大动力消耗，对于泥水作业而言尤其明显。盾构机作为一种常用的挖掘工具，在工程建设、矿山开采等作业工作中有着广泛的应用。盾构机主要在黏土类地层、黏土质砂土地层、泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残积土层、全风化岩层和强风化岩层等地层中工作，这些岩层渣土富含黏土矿物质，粒径小且黏度大，极易附着在金属表面，形成渣土堆积。随着渣土堆积数量增加，刀盘对其挤压作用不断增大，渣土逐渐变成坚固的泥饼。泥饼包埋刀具，降低其切削能力，使刀盘扭矩和盾构机推进阻力迅速增大，减缓盾构机掘进速度，延缓工期。同时，泥饼与刀盘、机头部位的摩擦还会加速刀盘刀具端面磨损，摩擦产生的热能使温度快速升高，恶化橡胶密封件的性能，威胁盾构施工的安全。因此，泥饼问题是盾构法施工领域内的一大难题。超疏水与减阻技术是解决盾构机施工泥饼问题的有效途径。

【技术创新】

减轻盾构刀盘刀具结泥现象的关键是减小泥岩渣土附着，促进其快速排出。本技术采用石墨复合涂层技术，利用石墨的疏水性、以及易于层状解理的特点，在刀盘表面形成石墨层疏水层，减小粘性渣土的附着力，从而阻止和推迟泥饼形成。主要创新点如下：

（1）以镍包石墨粉末为原料、采用热喷涂方法制备复合涂层。

（2）石墨的层状解理性质使得涂层具有自润滑性能，从而得到石墨片富集的涂层表面；并且利用石墨的疏水性减小水在涂层表面的润湿和附着。

【知识产权】

授权中国专利2项；学术论文2篇。

【应用行业领域】

隧道工程、采矿、农耕、土建、管道工程、船舶等。

【成果应用情况】

2015-2016，上海某工程公司开展刀盘涂层技术研发。

【研发室研究领域】

激光加工技术、粉体材料制备技术、表面工程