水性环氧树脂改性乳化沥青及混合料性能研究

摘要

改革开放以来，我国经济飞速发展推动交通事业不断进步，而交通量的快速增长也对交通设施提出了更高的要求。路面早期病害影响道路服务水平，道路特殊路段需要功能性铺装，经济合理的预养护措施能够大大提高路面的使用寿命。而随着人们环保意识的增强，节能减排和不含挥发性有机物的新型材料成为人们研究的热点。乳化沥青低能耗、有害物质排放少、施工方便、可快速开放交通，添加适当改性剂的乳化沥青性能更优越，能满足预养护、后期养护、功能性铺装等技术要求。本文自行开发环氧树脂乳化剂，制备水性环氧树脂，并进行了水性环氧改性乳化沥青胶结料和混合料性能研究。
　　对环氧树脂乳化剂的研究得到了R5和F814两种乳化剂配方:R5为35％环氧树脂E-44、14％溶剂、43％聚乙二醇400、5％二乙醇胺和3％冰乙酸，180℃反应4h或者加环氧树脂1％的催化剂120℃反应3h; F814为8份D(50％)和14份E4(45％)复配而得，D和E4为单独制备的两个组分。R5和F814的临界胶束浓度相近，R5显弱酸性，F814显弱碱性。
　　研究了自制水性环氧乳液的旋转黏度、储存稳定性、水分散性，并通过乳化试验和乳液储存稳定性评价确定了乳化设备和乳化工艺参数:乳化设备为砂磨分散机，环氧树脂加热至60℃～70℃，转速800～900r/min，分次加水，最终制得乳液固含量为45％～55％。
　　通过混合试验和成膜试验研究了水性环氧乳液、固化剂、乳化沥青三组分的相容性，发现F814制备的乳液与固化剂相容性较好，R5制备的乳化剂与固化剂不相容，二者与MK制备的乳化沥青相容，混合均匀后与固化剂相容。
　　通过拉伸试验、斜剪试验研究了水性环氧改性乳化沥青胶结料的粘结性能，发现水性环氧改性乳化沥青比基质乳化沥青具有更好的粘结性，水性环氧24h基本完成固化，强度达到后期强度的80％，层间抗剪强度提高了20％。
　　研究了水性环氧掺量对混合料的抗磨耗性能、抗水损害性能、抗车辙性能和马歇尔稳定度，发现合理的水性环氧掺量能够使混合料抗磨耗性能和抗水损害性能达到最佳，并不是环氧掺量越大越好，水性环氧树脂还能够明显改善混合料的抗车辙性能和马歇尔稳定度。对冷再生混合料的研究发现，掺加5％的水性环氧马歇尔稳定度提高了20％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 改性乳化沥青

1．2．2 水性环氧树脂

1．2．3 微表处

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 环氧树脂水性化方法研究

2．1 环氧树脂水性化

2．1．1 水性环氧树脂

2．1．2 水性化方法

2．1．3 水性化方案分析

2．2 接枝改性试验

2．3 开环加成试验

2．4 本章小结

第三章 环氧树脂乳化剂研究

3．1 乳化机理与表面活性剂

3．1．1 乳化机理

3．1．2 表面活性剂的分类方式

3．1．3 表面活性剂的种类

3．1．4 Gemini表面活性剂

3．2 环氧树脂乳化剂的研究

3．3 乳化剂的影响因素

3．3．1 聚乙二醇用量的影响

3．3．2 溶剂对乳化剂的影响

3．3．3 聚乙二醇和二乙醇胺比例的影响

3．3．4 反应条件的影响

3．3．5 聚乙二醇分子量的影响

3．4 复配方案

3．4．1 HLB值确定复配方案

3．4．2 成分制备及比例确定

3．5 乳化剂临界胶束浓度

3．6 本章小结

第四章 水性环氧树B旨F芋L液及乳化工艺研究

4．1 水性环氧树脂乳液性能研究

4．1．1 旋转黏度

4．1．2 储存稳定性

4．1．3 水分散性

4．2 水性环氧树脂乳化工艺研究

4．2．1 相反转法

4．2．2 乳化设备的选择

4．2．3 乳化参数的确定

4．3 本章小结

第五章 水性环氧改性乳化沥青三组分研究

5．1 水性环氧固化剂

5．1．1 固化机理

5．1．2 固化剂选择

5．1．3 相容性试验

5．1．4 固化剂确定

5．1．5 成膜试验

5．2 乳化沥青

5．2．1 乳化沥青的分类

5．2．2 乳化沥青的改性

5．2．3 沥青乳化剂选择

5．2．4 乳化沥青制备与性能指标

5．3 水性环氧与乳化沥青相容性研究

5．3．1 混合试验

5．3．2 成膜试验

5．4 本章小结

第六章 水性环氧改性乳化沥青及混合料性能研究

6．1 胶结料性能研究

6．1．1 拉伸试验

6．1．2 斜剪试验

6．2 混合料路用性能研究

6．2．1 矿料级配与用水量确定

6．2．2 抗磨耗能力

6．2．3 抗水损害性能

6．2．4 抗车辙性能

6．2．5 马歇尔试验

6．3 本章小结

第七章 研究结论和展望

7．1 主要研究结论

7．2 主要创新点

7．3 存在不足与进一步研究建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果