中國報告大廳網訊,隨著2026年土壤固化劑行業技術的不斷疊代升級,高效、環保、適配性強的土壤固化劑成為推動岩土資源高效利用的核心支撐。當前,公路及基礎交通設施建設對岩土材料的需求持續攀升,砂石資源匱乏與生態保護要求之間的矛盾日益突出,岩土替代砂石材料成為行業發展的重要方向,而土壤固化劑作為岩土固化的關鍵材料,其性能直接決定固化岩土的質量與應用效果。目前行業內常用的水泥、石灰類土壤固化劑存在固化效率低、碳排放高、環保性差等弊端,有機高分子聚合物類土壤固化劑雖具備諸多優勢,但普遍存在水穩定性和抗鹽侵蝕性能不足的問題,因此研發新型高性能土壤固化劑成為2026年行業技術突破的重點方向之一。以下是2026年土壤固化劑行業技術分析。
《2025-2030年中國土壤固化劑產業運行態勢及投資規劃深度研究報告》指出,製備新型土壤固化劑GHJ-2所需主要原料包括丙烯酸羥丙酯、丙烯酸、苯乙烯、(NH₄)₂S₂O₈、Na₂SO₄,均為分析純;複合乳化劑選用Span80和OP-10,均為工業品。實驗用岩土(黏土)樣品取自沿海某城市,其主要物理性能指標如下:最佳含水率18.3%,最大幹密度1.94g·cm⁻³,液限34.2%,塑限22.6%,液性指數1.5,塑性指數13.6。
實驗所需設備包括實驗室均質分散器、恆溫水浴鍋、電子分析天平、標準恆溫恆濕養護箱、微機控制電子式萬能試驗機,所有設備均符合實驗精度要求,為土壤固化劑製備及性能測試提供可靠保障。
新型土壤固化劑GHJ-2採用乳液聚合法製備,具體流程如下:第一步,準確稱取一定量的水、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸和苯乙烯於玻璃容器中,在攪拌狀態下使各單體充分混合併溶解;第二步,繼續在上述混合液中加入一定量的複合乳化劑(Span80和OP-10按體積比1∶1混合),在均質分散器的作用下乳化形成預乳液,備用;第三步,將上述製備的預乳液(二分之一體積)倒入三口燒瓶中,打開水浴加熱裝置使溫度升高至60℃,然後加入一定量的引發劑((NH₄)₂S₂O₈),繼續升高反應溫度至80℃,反應一段時間後直至出現藍色螢光;第四步,繼續將剩餘的預乳液加入到反應體系中,並將反應溫度升高至90℃,反應2h後停止,冷卻至室溫後,即得到新型土壤固化劑GHJ-2。
為全面考察新型土壤固化劑GHJ-2的性能,制定了規範的評價方法,涵蓋固化土試件製備、力學性能、水穩定性能、抗鹽侵蝕性能四個方面,所有評價均參照相關行業標準執行。
固化土試件製備參照行業標準CJJ/T 286-2018《土壤固化劑應用技術標準》,在目標岩土樣品中加入不同質量分數的新型土壤固化劑GHJ-2,製備圓柱形固化土試件,試件尺寸均為直徑×高度=50mm×50mm,每組實驗製作3個固化土試件,測定實驗結果取平均值,確保數據的準確性。
力學性能評價參照行業標準JTG E51-2009《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》,將固化土試件在標準養護條件下分別養護不同齡期,以固化土試件的無側限抗壓強度和劈裂強度為評價指標,使用萬能試驗機分別測定不同固化土試件的無側限抗壓強度和劈裂強度值,考察新型土壤固化劑GHJ-2對固化土力學性能的影響。
水穩定性能評價參照行業標準CJ/T 486-2015《土壤固化外加劑》,將在標準養護條件下養護7d後的固化土試件繼續在浸水狀態下浸泡7d,然後取出測定固化土試件的無側限抗壓強度值,並與浸泡前的無側限抗壓強度相比較得出水穩定係數,考察新型土壤固化劑GHJ-2對固化土水穩定性能的影響。
抗鹽侵蝕性能評價採用乾濕循環實驗法,將標準養護7d後的固化土試件分別放入不同質量濃度的Na₂SO₄溶液中進行乾濕循環,一個乾濕循環周期為2d,每一個循環周期後測定固化土試件的無側限抗壓強度的變化情況,計算出試件的無側限抗壓強度保留率,考察新型土壤固化劑GHJ-2對固化土抗鹽侵蝕性能的影響。
不同土壤固化劑GHJ-2摻量(質量分數)對固化土試件無側限抗壓強度和劈裂強度的影響測試結果顯示,在相同的養護齡期條件下,土壤固化劑GHJ-2的摻量越大,試件的強度值(無側限抗壓強度和劈裂強度)相對就越高。當未摻入土壤固化劑GHJ-2時,試件的強度值均比較低,其中養護齡期為7d的固化土試件的無側限抗壓強度和劈裂強度僅分別為0.54MPa和0.19MPa;而當土壤固化劑GHJ-2的摻量達到0.6%時,試件的強度值均明顯增大,其中養護齡期為7d的無側限抗壓強度和劈裂強度分別可以達到2.95MPa和1.08MPa,此時固化土的力學性能指標能夠達到行業標準CJJ/T 286-2018《土壤固化劑應用技術標準》中「三級固化土」的性能指標要求(7d無側限抗壓強度≥2.5MPa)。再繼續增大土壤固化劑GHJ-2的摻量,固化土試件的無側限抗壓強度和劈裂強度雖仍能繼續增大,但增大的幅度逐漸減小。
同時,在相同的土壤固化劑GHJ-2摻量條件下,試件的養護齡期越長,其強度值(無側限抗壓強度和劈裂強度)相對就越大,養護齡期為28d的試件強度值均明顯高於7d和14d。這是由於養護的齡期越長,土壤固化劑GHJ-2與土壤顆粒之間的物理化學反應(膠結)程度進行的相對越徹底,使其能夠更好的增強土壤顆粒之間的黏結力,有助於增大固化土的強度,改善其力學性能。綜合來看,從無側限抗壓強度和劈裂強度的角度考慮,推薦土壤固化劑GHJ-2的最佳摻量為0.6%。
不同土壤固化劑GHJ-2摻量對固化土試件水穩定性能的測試結果表明,在相同的養護齡期條件下,隨著土壤固化劑GHJ-2摻量的逐漸增大,固化土試件的水穩定係數逐漸增大。當養護齡期為7d時,土壤固化劑GHJ-2的摻量由0%增大至0.6%,固化土試件的水穩定係數可由7.2%增大至86.4%,此時固化土試件的水穩定性係數能夠達到行業標準CJJ/T 286-2018《土壤固化劑應用技術標準》中對固化土水穩定性能指標的要求(水穩定係數≥80%)。當土壤固化劑GHJ-2的摻量大於0.6%時,試件的水穩定係數隨土壤固化劑GHJ-2摻量增加而繼續增大的幅度會逐漸減小。
此外,在相同的土壤固化劑GHJ-2摻量條件下,試件的養護齡期越長,其水穩定係數相對就越大,養護齡期為28d的試件水穩定係數均大於7d和14d。而當土壤固化劑GHJ-2的摻量≥0.6%時,養護齡期對試件水穩定係數的影響程度相對較弱。土壤固化劑GHJ-2的摻入能夠有效改善固化土試件的水穩性能,核心原因在於土壤固化劑GHJ-2中活性成分可以大幅提高岩土顆粒表面的疏水性能,在岩土顆粒表面形成一層憎水膜,起到阻止水分子進入到岩土內部的作用,從而有助於提高固化土的水穩定性能。從固化土試件的水穩定性能角度考慮,同樣推薦土壤固化劑GHJ-2的最佳摻量為0.6%。
以無側限抗壓強度保留率為評價指標,考察不同土壤固化劑GHJ-2摻量對固化土試件抗鹽侵蝕性能的影響,測試結果顯示,在相同的乾濕循環周期條件下,土壤固化劑GHJ-2的摻量越大,試件在不同質量濃度Na₂SO₄溶液中乾濕循環後的無側限抗壓強度保留率相對就越大。同時,隨著乾濕循環周期的不斷增加以及Na₂SO₄質量濃度的逐漸增大,試件經過乾濕循環後的無側限抗壓強度保留率均呈現出逐漸減小的趨勢。即在相同的實驗條件下,土壤固化劑GHJ-2的摻量越大,固化土試件的抗鹽侵蝕性能相對就越強;而乾濕循環周期越長,Na₂SO₄的質量濃度越大,固化土試件的無側限抗壓強度保留率相對就越小。
具體數據顯示,當土壤固化劑GHJ-2的摻量為0.6%時,固化土試件在1%、3%和5%Na₂SO₄溶液中乾濕循環5次後的無側限抗壓強度保留率分別可以達到90.4%、80.6%和71.3%,無側限抗壓強度保留率均比較高;而當土壤固化劑GHJ-2的摻量增大至0.8%時,固化土試件在1%、3%和5%Na₂SO₄溶液中乾濕循環5次後的無側限抗壓強度保留率分別可以達到92.7%、82.8%和72.9%,與土壤固化劑GHJ-2摻量為0.6%時相差不大。這表明當土壤固化劑GHJ-2的摻量為0.6%時,就可以使固化土試件在不同質量濃度的Na₂SO₄溶液中乾濕循環後仍能保持較高的強度值,抗鹽侵蝕性能較強。
固化土試件在不同濃度Na₂SO₄溶液中乾濕循環後的無側限抗壓強度均有所降低,而土壤固化劑GHJ-2的摻入能夠有效增強固化土試件的抗鹽侵蝕性能,其原因在於:固化土試件在Na₂SO₄溶液中乾濕循環時會不斷發生吸水膨脹和失水收縮,在固化土試件內部產生一定的應力作用,使其中的膠結結構遭到破壞,進而可能產生裂縫,降低固化土的強度;而土壤固化劑GHJ-2分子中的活性組分能夠增強土壤顆粒之間的膠結作用,使其結構更加穩定,並且土壤固化劑GHJ-2的疏水作用較強,能夠有效減弱水分子對膠結土的破壞作用,從而有助於增強其在硫酸鹽溶液中乾濕循環後的強度,提高其抗鹽侵蝕能力。
本文圍繞2026年土壤固化劑行業技術發展需求,以丙烯酸羥丙酯、丙烯酸和苯乙烯為主要原料,以Span80和OP-10作為複合乳化劑,以(NH₄)₂S₂O₈作為引發劑,通過乳液聚合法成功製備了新型岩土固化用土壤固化劑GHJ-2,並系統考察了該土壤固化劑對黏土樣品力學性能、水穩定性能和抗鹽侵蝕性能的影響,結合多組實驗數據得出以下核心結論:一是在相同養護齡期條件下,土壤固化劑GHJ-2的摻量越大,固化土試件的無側限抗壓強度、劈裂強度和水穩定係數相對就越高,經過不同質量濃度硫酸鹽溶液乾濕循環後的無側限抗壓強度保留率也相對越高;二是土壤固化劑GHJ-2能夠有效改善目標黏土的力學性能、水穩定性能和抗鹽侵蝕性能,綜合考慮其摻量對各性能指標的影響及經濟性,推薦其最佳摻量為0.6%;三是當土壤固化劑GHJ-2摻量為0.6%時,固化土試件養護7d的無側限抗壓強度可達2.95MPa,水穩定係數為86.4%,在1%、3%和5%Na₂SO₄溶液中乾濕循環5次後的無側限抗壓強度保留率分別可達90.4%、80.6%和71.3%,各項性能均能滿足行業標準及岩土固化施工的需求。該新型土壤固化劑GHJ-2的研發與應用,為2026年土壤固化劑行業技術升級提供了新的實踐方向,也為岩土資源的高效合理利用提供了可靠的技術支撐,具有良好的行業應用前景。
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