Pengenalan

Poliakrilamida(PAMtelah lama dikenali sebagai "bantuan industri serba boleh", memainkan peranan yang sangat diperlukan dalamrawatan air , pengekstrakan minyak, pembuatan kertas, dan banyak bidang lain. Sebagai salah satu produk utamaHenan seccoEnvironmental Protection Technology Co., Ltd., polyacrylamide telah menunjukkan kekuatan teknikal yang kuat dan nilai pasaran dalam rawatan air sisa konvensional terima kasih kepada sifat flokulasi, pelekat, ketebalan, dan pengurangan seret yang sangat baik. Walau bagaimanapun, dengan terobosan berterusan dalam sains bahan dan teknologi kejuruteraan, sempadan aplikasi poliakrilamida ditakrifkan semula ia beransur-ansur bergerak dari bahan kimia rawatan air ke garis depan pembinaan kejuruteraan jalan raya, membawa revolusi bahan yang mengganggu ke lebuh raya, jambatan, terowongan, dan projek infrastruktur lain.

Poliakrilamida adalah polimer molekul tinggi linear larut dalam air yang dibentuk oleh polimerisasi monomer akrilamida. Kumpulan aktif dalam rantaian molekulnya boleh menyerap dan jambatan zarah tanah, membentuk struktur rangkaian tiga dimensi yang secara signifikan meningkatkan sifat mekanikal dan ketahanan tanah. Artikel ini secara sistematik mengkaji semula aplikasi baru poliakrilamida dalam pembinaan jalan raya, meneroka bagaimana bahan mesra alam ini membentuk semula logik asas pembinaan jalan raya moden.

1. Meningkatkan Kestabilan Subgrade: Dari Rawatan Tanah Lembut ke Peningkatan Tanah Khas

Subgred adalah asas mana-mana projek jalan raya, dan kapasiti bantalan dan kestabilan air secara langsung menentukan hayat perkhidmatan jalan raya dan keselamatan lalu lintas. Dalam pembinaan viaduk, asas jambatan biasanya perlu ditanamkan dalam tanah, dan kapasiti bantalan tanah adalah penting untuk keselamatan dan umur panjang jambatan. Kaedah penguatan subgred tradisional kebanyakannya bergantung kepada bahan anorganik seperti simen dan kapur. Walau bagaimanapun, kaedah ini bukan sahaja intensif tenaga dan menghasilkan pelepasan karbon yang tinggi tetapi juga sering buruk apabila merawat jenis tanah khas tertentu.

Poliakrilamida, sebagai jenis baru penstabil tanah polimer, mengisi jurang teknikal ini. Kajian telah menunjukkan bahawa selepas menyuntik PAM ke dalam tanah, rantaian molekulnya boleh membentuk bahan seperti gel, membantu zarah tanah mengikat erat bersama-sama, dengan itu meningkatkan kapasiti bantalan keseluruhan. Kaedah penambahbaikan ini sangat berkesan untuk asas tanah lembut atau asas yang tidak rata. Semasa pembinaan, jurutera hanya perlu mencampurkan PAM dengan air dan semburan atau menyuntiknya ke dalam tanah. Kaedah pembinaan bukan invasif ini bukan sahaja mengurangkan kesan alam sekitar tetapi juga memperpendek masa pembinaan.

Di kawasan tanah garam, kecenderungan tanah untuk retak telah lama mengganggu pembinaan lebuh raya. Untuk menangani masalah ini, penyelidik menggunakan poliakrilamida sebagai polimer larut dalam air untuk mengubah suai pengisi subgred lebuh raya berdasarkan tanah garam, meningkatkan prestasi pemampatan dan rintangan retak mereka. Hasil ujian menunjukkan bahawa apabila pecahan jisim PAM meningkat, kedua-dua had cecair dan had plastik sampel tanah garam meningkat dengan ketara. Analisis kuantitatif corak retak mendedahkan bahawa penambahan PAM dengan berkesan mengurangkan ketegangan pengesutan dan kecacatan atau pori-pori dalam tanah garam.

Di kawasan tanah beku bermusim, kitaran beku-cair terutamanya merosakkan subgred. Satu kajian yang diterbitkan pada tahun 2024 mendapati bahawa menggabungkan poliakrilamida dengan serat jerami dan biochar sebagai penstabil tanah (BPS) meningkatkan sifat mekanikal dan rintangan beku-lebur subgred di kawasan sejuk. Kekuatan tekanan tidak terhad 28 hari tanah yang dirawat BPS mencapai 565.42 kPa, dan modulus cacat mencapai 17.24 MPa 3.36 dan 6.05 kali lipat daripada sampel yang tidak dirawat, masing-masing. Kadar kehilangan kekuatan yang disebabkan oleh kitaran beku-cair adalah 49.3% lebih rendah daripada tanah semulajadi. Mikroskopi elektron pengimbas mendedahkan mekanisme penstabilan tiga kali "pengisian-simen-penguatan", di mana rantaian molekul PAM membentuk sambungan filamentous dan struktur filem gel antara zarah tanah, mengikat biochar dan bahan serat dengan kuat bersama-sama.

2. Penghapusan Hijau Lumpur Perisai dan Buburan Sisa: Mengubah Sisa menjadi Harta

Dengan pembangunan berterusan infrastruktur pengangkutan China, pembinaan perisai terowongan, asas tumpukan gerudi jambatan, dan aktiviti pembinaan lain menghasilkan sejumlah besar buburan sisa dan lumpur perisai. Sisa ini dicirikan oleh kandungan air yang tinggi, saiz zarah halus, dan kandungan tanah liat yang tinggi. Pelepasan langsung akan menyebabkan pencemaran alam sekitar yang serius dan pembuangan sumber. Bagaimana untuk membuang sisa ini dengan cekap dan mencapai penggunaan sumber telah menjadi cabaran kritikal dalam pembinaan jalan raya.

Polyacrylamide, dengan sifat flokulasi dan pengurangan air yang cekap, menawarkan penyelesaian yang ideal. Satu kajian mengenai pengurangan air buburan sisa dari pembinaan asas tumpukan jambatan di kawasan tertentu Wilayah Jiangxi menunjukkan bahawa PAM anionik, PAM kationik, dan PAM bukan ionik semuanya menunjukkan kesan pengurangan air yang paling signifikan pada kepekatan 0.2% mengikut jisim. Dengan hanya tambahan kecil, buburan flokulasi dan pengurangan air dengan cepat dalam masa 10 saat, dengan kandungan air berkurangan dengan ketara sebanyak 29.5%, 24.3%, dan 19.5%, masing-masing. PAM anionik berprestasi terbaik, dengan kekabutan supernatan menurun kepada 20 NTU selepas 2 jam. Zarah halus secara berkesan digabungkan menjadi kumpulan yang lebih besar, dan saiz zarah D90 meningkat dari 15.10 μm kepada 25.50 μm, peningkatan 68.9%.

Dalam kejuruteraan perisai terowongan, penyelidikan serupa telah mencapai terobosan. Untuk menangani kesukaran memisahkan buburan sisa kandungan air tinggi, kandungan tanah liat tinggi dari terowongan perisai buburan dalam projek Jiangyin Second Cross-River Passage, penyelidik menjalankan ujian sistematik menggunakan poliakrilamida anionik, polialuminum klorida, dan flokulan lain. Hasil menunjukkan bahawa gabungan flokulan organik dan anorganik berfungsi terbaik untuk pengambilan air, mencapai kadar pengambilan air 90 minit sebanyak 29.6% dan mengurangkan kekabutan supernatan kepada 62.0 NTU. Kajian itu juga mendedahkan bahawa kesan pengurangan air flokulan komposit terutamanya didominasi oleh tindakan jambatan adsorpsi rantaian panjang PAM anionik, menyediakan asas saintifik untuk pemisahan lumpur-air yang cekap dan pengurangan air dari lumpur perisai.

Lebih penting lagi ialah inovasi poliakrilamida dalam pembuangan lumpur perisai jauh melampaui "rawatan" itu sendiri. Paten untuk "flokulan lumpur yang boleh dirusak hijau dan kaedah penyediaannya" yang baru-baru ini difailkan oleh China Railway No.4 Engineering Group Co., Ltd. menggabungkan poliakrilamida dengan nanobahan degradasi fotokatalis. Dalam keadaan cahaya, sisa PAM boleh direndahkan menjadi molekul kecil yang tidak berbahaya seperti CO ₂ dan air, benar-benar membolehkan pengekstrakan pengisi subgred yang boleh digunakan semula dari kotoran sisa kandungan air yang tinggi dan menetapkan contoh untuk ekonomi bulat hijau dalam pembinaan jalan raya.

Dalam kejuruteraan sebenar, semasa pembinaan Lebuh Raya Shaanxi Meixian-Taibai, PAM ditambah untuk memurnikan aliran air terowongan, merawat kira-kira 25,400 meter padu air sehari. Ini berjaya menyelesaikan masalah pelepasan harian dan mencapai janji ekologi "tiada pencemaran semasa pembinaan". Pengalaman yang berjaya ini menyediakan model teknikal yang boleh diulang dan boleh berskala untuk projek pengangkutan utama di kawasan sensitif ekologi.

3. Perlindungan Ekologi Lering Jalan: A Win-Win untuk Keselamatan Kejuruteraan dan Pemulihan Ekologi

Dalam pembinaan lebuh raya gunung, pemulihan ekologi dan pemuliharaan tanah di lereng tinggi dan curam telah lama mencabar. Kaedah sokongan tradisional seperti wire mesh shotcreting boleh memastikan kestabilan lereng jangka pendek tetapi menderita kesan hijau yang buruk dan faedah ekologi yang rendah. Di kawasan tanah beku bermusim, kitaran beku-mencairkan yang kuat menjadikan lereng batu yang tinggi dan curam sangat rentan kepada tanah longsor dan runtuh.

Penggunaan poliakrilamida dalam perlindungan ekologi lereng tinggi dan curam menunjukkan potensi teknikal yang besar. Satu kajian mengenai pemulihan ekologi lereng batu yang tinggi dan curam di kawasan tanah beku bermusim mendapati bahawa menggunakan poliakrilamida digabungkan dengan karboksimetil selulosa (CMC) sebagai peningkat tanah meningkatkan kekuatan geser tanah, kestabilan air, rintangan beku-cair, dan rintangan hakisan. Mikroskopi elektron imbas mendedahkan bahawa filem gel yang dibentuk oleh poliakrilamida dan CMC menyediakan "jambatan" dan ikatan antara zarah tanah, dengan itu meningkatkan kestabilan tanah secara keseluruhan. Kajian ini menentukan kadar aplikasi PAM yang optimum adalah 3%, di mana struktur tanah berkesan ditingkatkan tanpa menghalang pertumbuhan tumbuhan-tumbuhan. Kajian aplikasi lapangan lanjut menunjukkan bahawa tanah yang diperbaiki PAM boleh berpegang teguh kepada lereng batu yang tinggi dan curam, dengan pertumbuhan tumbuhan yang baik yang berterusan melalui lima bulan kitaran beku-lebur dan berterusan tanpa penyelenggaraan manual selepas satu tahun.

Untuk kawalan hakisan tanah di lereng tepi dan lereng potong, PAM juga telah menunjukkan prestasi yang sangat baik. Kajian hujan lapangan di lereng lebuh raya yang dipotong dan penutup tempat pembuangan sampah di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa penggunaan poliakrilamida anionik mengurangkan jumlah kerugian tanah sebanyak 40% hingga 54% sambil menggalakkan penubuhan dan pertumbuhan tumbuhan tanah dengan ketara. Kajian itu mencatat bahawa pada lereng yang sangat curam - terutamanya yang mempunyai nisbah lereng 2: 1 hingga 3: 1 - aplikasi PAM menyediakan perlindungan tanah yang berkesan semasa tempoh penubuhan kritikal untuk tumbuhan-tumbuhan, mengurangkan kerosakan dan kos pemulihan di tapak dengan ketara, serta mengurangkan kesan buruk hakisan tanah pada badan air sekitarnya.

4. Kawalan Habuk Jalan: Penyelesaian Hijau untuk Pengurusan Habuk Pelarian

Jalan-jalan haul di kawasan perlombongan terbuka dan jalan akses pembinaan sementara adalah sumber utama debu yang melarikan diri. Ini terutamanya berlaku untuk jalan-jalan pengangkut lombong yang membawa kenderaan berat dalam suhu tinggi, persekitaran kering, penguapan air dari permukaan jalan sangat tinggi, dan gangguan kenderaan sangat kuat. Semburan air konvensional untuk penindasan debu bukan sahaja berkesan terhad tetapi juga menggunakan jumlah air yang besar. Statistik menunjukkan bahawa habuk dari peralatan pengangkutan menyumbang bahagian terbesar penjanaan habuk di lombong terbuka, dengan lebih daripada 80% habuk lombong berasal dari habuk jalan yang ditendang oleh kenderaan yang bergerak.

Penegas habuk berasaskan pelembab dengan poliakrilamida sebagai komponen utama menawarkan penyelesaian hijau yang mampan. Satu kajian mengenai jalan-jalan pengangkut di lombong arang batu terbuka menunjukkan bahawa penindas habuk pelembab yang dirumuskan dengan gliserin sebagai pelembab, natrium dodecylbenzenesulfonate sebagai ejen pelembab, dan polyacrylamide sebagai pembekuan membentuk filem tipis di permukaan jalan yang menyediakan kedua-dua fungsi pengekalan kelembaban dan penguatkuasaan, dengan berkesan menangkap dan menetap zarah habuk. Data ujian perindustrian lapangan menunjukkan bahawa jumlah habuk dan kepekatan habuk yang boleh bernafas pada kedua-dua bahagian yang membawa beban dan bukan beban yang disemburbur dengan penindas adalah jauh lebih rendah daripada bahagian yang disemburbur air konvensional, dan kedua-duanya berada di bawah had peraturan kebangsaan. Kandungan kelembapan purata tanah selepas aplikasi penindasan adalah lebih daripada dua kali ganda daripada bahagian penyemburan air konvensional, dan masa penindasan habuk yang berkesan setiap aplikasi mencapai 3 hingga 4 hari. PAM memainkan peranan teras dalam pembekuan habuk rantaian polimernya yang panjang menyerap dan mengumpulkan zarah habuk halus ke dalam klaster yang lebih besar mencapai kesan penindasan habuk yang signifikan, menjadikannya sangat sesuai untuk kawalan habuk di bawah keadaan kerja dinamik seperti jalan lombong.

5. Meningkatkan Prestasi Pavement Konkrit: Membuat Jalan Lebih Tahan Lama

Dalam projek jalan raya bertaraf tinggi seperti viaduk dan terowongan, prestasi konkrit secara langsung menjejaskan kualiti kejuruteraan dan keselamatan. Penggunaan poliakrilamida sebagai aditif konkrit memperluaskan sempadan prestasi pembinaan jalan raya. Apabila PAM ditambah ke konkrit, tindakan penebalannya yang cekap meningkatkan konsistensi konkrit dan mengurangkan permintaan air, dengan itu mengurangkan pengesutan konkrit. Ini bukan sahaja meningkatkan kekuatan kompresi dan tarikan konkrit tetapi juga memperpanjang hayat perkhidmatan infrastruktur jalan raya.

Poliakrilamida juga berkesan mencegah penguapan air yang terlalu cepat dari konkrit semasa pembinaan. Ia membentuk filem pelindung di permukaan konkrit, memperlambat proses penguapan dan mencegah retakan yang disebabkan oleh kehilangan kelembapan yang cepat ciri yang sangat berharga dalam iklim panas dan kering. Pada masa yang sama, PAM meningkatkan pelekatan konkrit, mengurangkan risiko gelinciran semasa penempatan konkrit ketinggian tinggi, dengan itu menyediakan sokongan teknikal baru untuk pengurusan keselamatan pembinaan.

Dari segi meningkatkan ketahanan trotoar tanah yang menstabilkan simen, penyelidik domestik juga telah membuat kemajuan penting. Untuk menangani ketahanan tanah yang tidak stabil dengan simen konvensional, penyelidik menambah poliakrilamida dengan sifat penyerapan air yang berbeza kepada pasir yang stabil dengan simen dan menjalankan ujian kekuatan tekanan yang tidak terhad, ujian kitaran kering basah, ujian pengeringan, dan analisis mikroskopik. Hasil menunjukkan bahawa penambahan PAM bukan sahaja berkesan meningkatkan kekuatan tanah yang menstabilkan simen tetapi juga meningkatkan rintangan terhadap kerosakan kitaran kering-basah dan meningkatkan rintangan terhadap pengeringan retakan pengesutan. Mikroskopi elektron pengimbas mengesahkan bahawa PAM membentuk struktur rangkaian bersepadu "PAM pasta simen zarah tanah" dalam tanah yang stabil simen, menyediakan asas mikrostruktur untuk sifat mekanikal makroskopik yang lebih baik.

6. Perspektif dan Kesimpulan

Penggunaan poliakrilamida dalam pembinaan jalan raya sedang menjalani transformasi yang mendalam dari "aditif bantu" kepada "bahan berfungsi teras". Melihat ke hadapan, dengan kemajuan berterusan dalam reka bentuk struktur molekul dan teknologi bahan komposit, bahan PAM berfungsi khusus akan terus muncul: poliakrilamida anionik hiperbercabang tahan garam untuk persekitaran tanah asin tinggi, PAM biodegradable untuk menyelesaikan sepenuhnya masalah sisa mikroplastik yang berpotensi dari aplikasi jangka panjang, dan gabungan sinergis PAM dengan nanomaterial dan agen mikroba yang akan membuka arah yang sama sekali baru untuk bahan pembinaan jalan raya mesra alam.

Bagi sektor pembinaan jalan raya, nilai poliakrilamida bukan sahaja terletak pada meningkatkan kualiti kejuruteraan tetapi juga dalam menyediakan laluan teknikal "hijau dan mampan". Dari penstabilan subgred hingga pembersihan buburan, dari perlindungan lereng hingga penindasan habuk, dan peningkatan prestasi konkrit, PAM mengubah hubungan antara infrastruktur dan alam sekitar dari konfrontasi ke simbiosis. Sebagai syarikat teknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam R & amp; D dan pengeluaran poliakrilamida dan flokulan polimer lain,Henan SeccoEnvironmental Protection Technology Co., Ltd. akan terus memberi tumpuan kepada bidang canggih "perlindungan alam sekitar + infrastruktur". Dengan produk berkualiti tinggi dan penyelesaian teknikal yang disesuaikan, kami komited untuk membantu pembinaan jalan raya China bergerak ke arah masa depan yang lebih cekap, lebih selamat, dan lebih hijau.