水性环氧乳化沥青冷补料及其路用性能研究

摘要

针对乳化沥青混合料初期强度低、成型时间长、高温稳定性较差等问题，本文基于水性环氧树脂具有高强度、耐候性和超强黏附能力，以自制水性环氧树脂为改性剂，制备水性环氧树脂改性乳化沥青，改善了乳化沥青黏附性差、高温稳定性差等缺点，研制了一种适用于沥青路面快速修补的新型冷补料。
　　本文以E51环氧树脂与聚乙二醇4000(PEG4000)为原料，采用化学接枝法合成非离子型乳化剂，通过相反转法制备了水性环氧树脂并对乳液粒径、贮存稳定性、离心稳定性进行表征，确定了最佳乳化剂掺量;采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG)分别对水性环氧树脂固化反应时间、固化物结构和热稳定性进行表征，确定了固化时间，水性环氧树脂固化物结构致密、高温稳定性好。
　　采用一次冷混合方法制备水性环氧乳化沥青胶结料，通过拉拔试验确定了最佳制备工艺，储存稳定性试验、水煮法试验表明水性环氧乳化沥青相容性、与集料的黏附性良好;通过动态剪切流变仪(DSR)对胶结料高温流变性能进行表征，确定了其线性粘弹性范围，水性环氧树脂能够显著提高乳化沥青高温稳定性;利用热分析仪(DSC)、SEM和荧光显微镜分别对胶结料玻璃化温度(Tg)、微观结构进行表征，随着水性环氧树脂掺量的增加，胶结料Tg逐渐升高，最终形成环氧树脂为骨架、沥青穿插于骨架中的两相结构。
　　以水性环氧乳化沥青为胶结料，选择AC-13级配进行冷补料配合比设计，根据马歇尔试验和失水率指标，确定了水性环氧乳化沥青冷补料最佳胶结料用量、总用水量、养生工艺和容留时间;对冷补料路用性能进行分析表明，随着水性环氧树脂掺量的增加，冷补料抗弯拉强度、弯曲应变在水性环氧树脂掺量为20％时取得最大值，高温性能、水稳定性显著提高。
　　在最佳配合比条件下，以水泥为改性剂制各早强型冷补料，通过马歇尔试验确定了成型工艺。水泥的掺入能够加快乳化沥青破乳、冷补料内部水分挥发，减小容留时间，在室温养护条件下，早强型冷补料依然具有良好的水稳定性;室外修补试验表明，早强型冷补料强度形成较快，能够满足沥青路面快速修补要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 水性环氧树脂研究现状

1．3 乳化沥青及改性乳化沥青研究现状

1．3．1 乳化沥青发展

1．3．2 改性乳化沥青研究现状

1．4 水性环氧改性乳化沥青及其混合料研究现状

1．4．1 水性环氧乳化沥青研究现状

1．4．2 水性环氧乳化沥青混合料研究现状

1．5 主要研究内容及技术路线

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 技术路线

第二章 水性环氧树脂体系的制备及性能表征

2．1 试验仪器及原材料

2．1．1 仪器

2．1．2 原材料

2．2 水性环氧乳化剂制备与性能表征

2．2．1 制备原理

2．2．2 制备工艺

2．2．3 红外分析

2．3 水性环氧乳液制备与性能表征

2．3．1 水性环氧乳液制备

2．3．2 水性环氧乳液性能表征

2．4 水性环氧树脂涂膜性能分析

2．4．1 水性环氧树脂体系配比

2．4．2 固化时间

2．4．3 涂膜基本性能

2．5 本章小结

第三章 水性环氧乳化沥青配制及性能测试

3．1 水性环氧乳化沥青的制备

3．1．1 原材料

3．1．2 制备工艺

3．2 相容性分析

3．3 水性环氧乳化沥青性能测试

3．3．1 力学性能

3．3．2 三大指标

3．3．3 黏附性

3．3．4 高温流变性能

3．3．5 低温性能

3．4 水性环氧乳化沥青微观结构分析

3．4．1 荧光显微镜分析

3．4．2 扫描电子显微镜分析

3．5 水性环氧乳化沥青强度形成机理

3．6 本章小结

第四章 水性环氧乳化沥青冷补料配合比设计及路用性能

4．1 原材料

4．1．1 水性环氧乳化沥青复合胶结料

4．1．2 集料

4．2．1 级配

4．2．2 最佳掺量确定

4．3 养生工艺

4．4 水性环氧乳化沥青冷补料路用性能

4．4．1 力学强度

4．4．2 高温稳定性

4．4．3 低温性能

4．4．4 水稳定性能

4．5 容留时间

4．6 本章小结

第五章 早强型冷补料配合比设计及施工工艺探索

5．1 水泥改性水性环氧乳化沥青冷补料机理

5．2 早强型冷补料配合比设计

5．2．1 原材料及掺入方式

5．2．2 成型养生工艺

5．2．3 水泥掺量对冷补料性能影响

5．3 早强型冷补料性能测试

5．3．1 水稳定性能

5．3．2 容留时间

5．3．3 强度随时间变化规律

5．4 早强型冷补料施工工艺探索

5．4．1 冷补料施工

5．4．2 冷补料耐久性

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论文专著及取得科研成果