水性环氧乳化沥青桥面防水粘结层的性能研究

为保证粘层材料具有足够的力学强度、防水性能以及与铺装层较好的变形协调能力,研制了一种高粘结水性环氧乳化沥青防水粘层材料.制备4种不同环氧掺量的粘层材料,试验研究-15,0,25,50,70℃5种温度下粘层材料试件的拉拔、剪切以及断裂拉伸等力学性能的变化规律,并对比分析了水性环氧乳化沥青、乳化沥青稀浆封层、AC-5沥青砂和4.75 mm同步碎石4种常用防水粘层材料的渗水性能.结果 表明:环氧树脂含量对水性环氧乳化沥青粘层材料的断裂拉伸性能、剪切和拉拔性能影响显著,低环氧树脂掺量的粘层材料对温度敏感程度更高,且随着试验温度的升高其力学性能逐渐降低.层间界面的材质和粗糙程度对粘结效果影响较大,新粘层材料用于沥青混凝土和水泥混凝土界面的粘结效果明显优于钢质材料的界面粘结,拉拔强度提高3倍,剪切强度提高1倍.在70 cm水头高度下测试水性环氧乳化沥青粘层材料不渗水,明显优于其他3种材料的渗水性能.开发的高粘结水性环氧乳化沥青防水粘层材料具有良好的力学性能和抗渗水性.     

老化对水性环氧树脂复合SBR改性乳化沥青粘弹性的影响

普通乳化沥青用作沥青路面粘结料时,存在着粘结性差、耐久性差等缺点。为改善其性能,将水性环氧树脂(WER)与苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)混合,采用乳化法和改性法制备出了SBR+WER(SW)型高性能路面粘结料。为研究老化对水性环氧树脂复合SBR改性乳化沥青粘弹性的影响,选取了SBR改性乳化沥青作为对比。研究了SW型粘结料和SBR改性乳化沥青老化前后蒸发残留物的质量损失、针入度、软化点、延度和粘度,以及复数剪切模量、相角和车辙因子。结果表明:相比于SBR改性乳化沥青,SW型粘结料具有更好的抗老化性能,水性环氧树脂的加入使得SW型粘结料在老化作用下具有更稳定的低温变形能力,并且还改善了其高温抵抗变形能力和耐久性。     

水性环氧树脂对SBR改性乳化沥青与集料黏附性的影响

在SBR改性乳化沥青与集料中以不同掺量及掺加方式添加两种交联程度不同的水性环氧树脂(W-1、W-2),并引入表面能理论进行SBR改性乳化沥青与集料黏附性能研究.结果表明:水性环氧树脂(WER)能够通过增加胶结料表面酸性力和集料表面碱性力进而改善二者的黏附性能,随着WER掺量增加,混合料水稳定性评价指标(ER)呈先增大后...     

水性环氧树脂改性乳化沥青用作粘层

为了研究水性环氧树脂对乳化沥青的改性特征及其应用效能,对水性环氧树脂改性的乳化沥青的牢固性和黏度进行测试,并且对其进行马路使用测试。结合室内试验和数据分析表明:水性环氧树脂可有效提高乳化沥青的稳定性和黏度,确定了可用作粘层。     

冷再生用乳化沥青残留物的流变特性

为深入认识冷再生用乳化沥青材料特性及其残留物作用机制,采用动态剪切流变试验和重复蠕变试验,在高温蒸发方式和低温蒸发方式两种不同条件下制备乳化沥青残留物。并通过变化乳化剂种类、用量以及添加改性剂方式改变材料组成,结合方差分析,探析不同材料组成及制备方法对乳化沥青残留物流变性能的影响。试验结果表明:乳化剂种类、用量及制备方式对乳化沥青残留物高温流变性能有显著影响;残留物车辙因子与温度呈幂函数关系,高温蒸发下改性乳化沥青残留物车辙因子变化特征与普通乳化沥青残留物存在明显差异,而低温蒸发条件下变化特征与普通乳化沥青残留物相一致,高温蒸发条件会降低乳化沥青残留物PG分级温度;高温蒸发条件下改性乳化沥青残留物第1 s加载阶段表现为非规则曲线变化特征的粘弹性流体特性,这与低温蒸发条件下改性乳化沥青残留物的流变特性并不一致;普通乳化沥青残留物同一蒸发条件下采用车辙因子与蠕变柔量评价其高温性能具有良好的一致性。本研究提出改性乳化沥青残留物获取应采用低温蒸发方法,高温性能评价指标应采用蠕变柔量。     

路用水性环氧改性乳化沥青组成优化及耐久性能评价

为提升改性乳化沥青在道路领域的使用品质和耐久性，制备了多种水性环氧改性乳化沥青，基于拉伸性能优化了改性乳化沥青配比，研究了水性环氧改性乳化沥青的黏附性能、黏度、干燥时间、相容性和粘结性能，分析了水性环氧改性乳化沥青粘结性能与其拉伸性能、黏附性能的关联性，采用湿热老化、冻融循环和氙灯光照老化等方式模拟复杂气候条件对水性环氧改性乳化沥青的破坏作用，以经老化处理后的残留拉伸、黏附和粘结性能及处理前后各项性能的变化率作为评价指标，基于熵权的理想点法综合评价了水性环氧改性乳化沥青的耐久性能。结果表明：水性环氧树脂能够有效提升乳化沥青的拉伸强度和黏附性能，水性环氧改性乳化沥青具备较好的流动性和适宜的干燥时间，且水性环氧树脂与乳化沥青具有较好的相容性，建议水性环氧树脂掺量为15%～25%(质量分数，下同)。水性环氧改性乳化沥青的粘结性能与其力学强度和黏附性能具有较强的关联性。水性环氧改性乳化沥青经湿热老化、冻融循环或氙灯光照老化处理后拉伸、黏附和粘结等性能保持率为84%～92%,聚氨酯改性后的水性环氧改性乳化沥青表现出更好的耐久性能，聚氨酯改性双酚A型E-51水性环氧改性乳化沥青的综合耐久性能最佳。     

用于粘结层的高性能乳化沥青制备与性能评价

为提高粘层沥青的路用性能,采用SBS改性剂和乳化剂A、B、C,并选取LD胶乳和BB胶乳作为增粘剂,无机A、B和有机A、B作为稳定剂,制备高性能乳化沥青;通过室内试验研究了改性剂、乳化剂等原材料类型和掺量对改性乳化沥青性能的影响;将优选的高性能乳化沥青、普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青用于粘层,成型复合板并钻取芯样,对芯样进行直剪试验,进一步评价高性能乳化沥青的路用性能。研究结果表明:当采用1.0%乳化剂A+0.2%无机A+0.4%有机A+4.8%SBS+1.2%BB胶乳时,乳化沥青具有优良的高低温性能和粘结力;竖向荷载、剪切速率、试验温度对层间抗剪强度影响很大,无论在何种试验条件下,高性能乳化沥青均表现出较好的抗剪能力,能够满足旧水泥路面上加铺的磨耗层对粘层材料的高要求。     

水性环氧乳化沥青固化条件和最佳配方研究

受品种繁杂的影响,目前对水性环氧乳化沥青的研究尚不够深入,应用也不多。以针入度和延度为指标,以室内试验为基础,系统地研究了水性环氧乳化沥青固化条件以及水性环氧树脂和固化剂掺量对乳化沥青性能的影响,以此确定水性环氧乳化沥青的固化条件和最佳配方。结果表明:在120℃的温度条件下,水性环氧乳化沥青的固化时间为6h;水性环氧乳化沥青的最佳配方为乳化沥青85%、水性环氧树脂11.1%~11.5%、固化剂3.5%~3.9%,在此条件下,水性环氧乳化沥青蒸发残留物的针入度(25℃)为88.0(0.1mm)、延度(5℃)为96mm、软化点为49.8℃。     

水性聚氨酯改性乳化沥青制备及性能研究

研制了一种高性能的水性聚氨酯改性乳化沥青,通过测其3大指标及储存稳定性,结合荧光和红外微观分析,对不同比例改性剂掺量对稳定性以及其蒸发残留物性能的影响变化规律,研究表明加入水性聚氨酯改性剂后,使得乳化沥青的温度敏感性降低,具有了高温稳定性。通过对其红外光谱分析发现,水性聚氨酯改性乳化沥青物理改性和化学改性同时并存。     

路面粘层复合改性沥青材料研发与性能评价

针对路面结构粘层沥青材料特点,以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、胶粉(CRM)为改性剂,采用高速剪切法在室内制备了一种粘层复合改性沥青材料。基于对粘层沥青高温性能及粘度的测定,优化了复合改性沥青室内制备工艺。通过常规指标测试、高温动态剪切试验、动态力学性能分析、粘度试验,对不同掺量复合改性沥青的路用性能进行评价,并确定改性剂最佳掺量。研究表明所研发的粘层复合改性沥青路用性能较优,更能满足粘层沥青材料的要求,研究结果可供同行参考。     

二元改性聚氨酯耐热胶粘剂的研制

通过单因素实验和正交实验,以胶粘剂对基材(丁苯橡胶-丁苯橡胶)的剪切强度为依据,确定了用氨基硅油和环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂时,制备聚氨酯预聚体的单体甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚二元醇(DL2000)的恰当配比,氨基硅油和环氧树脂的恰当添加量,以及恰当的反应时间和反应温度。通过热分析技术(TG-DSC),对比分析了未改性胶粘剂和二元改性胶粘剂的热性能;最后对比检测了未改性胶粘剂和二元改性胶粘剂对不同基材的剪切强度以及自身的各种性能。实验结果表明:二元改性聚氨酯胶粘剂对各种基材具有较高的粘接强度,其自身具有良好的附着力、较低的吸水率、较好的热稳定性和耐酸碱性能。     

水性上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的影响

以4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)为扩链剂, 将Triton X-100(TX-100)引入到双酚A二缩水甘油醚(DGEBA) 中, 设计合成水性碳纤维上浆剂(DGEBA-MDI-TX-100), 并利用合成的水性上浆剂对碳纤维表面进行改性。在此基础上, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维/环氧树脂复合材料, 研究了水性上浆剂改性碳纤维对碳纤维表面性能及其复合材料界面性能的影响。结果表明:与未经处理的碳纤维相比, 经过上浆剂改性后的碳纤维润湿性能得到了较大的提高, 与环氧树脂的接触角下降了 9.1%;与环氧树脂复合后制备的复合材料的界面剪切强度提高了64.7%。      

改性F-51/E-51环氧树脂水乳液研究

多官能度环氧树脂F-51与适量二乙醇胺反应,再与乙酸成盐得到一种水性环氧树脂,该树脂保留了较多的环氧基团,与胺类固化剂配合,可作为涂料或复合材料基体。此外,该改性树脂对其它环氧树脂有良好的乳化能力,用适量E-51环氧树脂与之混合,通过相转变法制备的水乳液稳定性好,固化膜综合性能良好,吸水率与溶剂型环氧体系相当。     

反应性弹性体三元共聚物改性沥青及其混合料性能与机制

采用黏度试验和动态剪切流变试验研究了反应性弹性体三元共聚物（RET）对基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青性能的影响,通过原子力显微镜（AFM）分析了SBS改性沥青和RET-SBS改性沥青的表面形貌特征,并采用车辙试验、低温弯曲试验、弯曲疲劳试验及加速加载试验评价了RET改性沥青混合料的各项技术性能,最后通过Weibull分布,分析了不同RET改性沥青混合料在不同失效概率下的疲劳性能。结果表明：RET的掺入提高了沥青的黏度和抗车辙因子,对沥青的高温性能有较大改善;通过掺入RET-SBS,增加了改性沥青中的黏性成分;相较于SBS改性沥青,RET-SBS改性沥青的表面粗糙度显著增大;RET改性剂能够明显改善沥青混合料的高温稳定性;RET与SBS改性剂复配,可有效弥补RET对沥青混合料低温性能的不足,明显改善沥青混合料的疲劳性能和高温长期稳定性。     

基于表面能理论研究盐冻循环对沥青-矿料界面粘附性的影响

根据表面能理论,采用接触角测量法测定盐冻循环前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、废胎胶粉（CR）和复合胶粉（CCR）3种聚合物改性沥青、石灰岩、玄武岩和花岗岩的表面自由能参数,分别计算出盐冻循环前后沥青-矿料系统的粘附功和剥落功,从而确定盐冻循环对沥青-矿料系统粘附和剥落特性的影响。结果表明:盐冻循环前后,沥青与矿料的粘附过程以及水侵入沥青-矿料界面的剥落过程的比表面自由能变化均为负值,说明沥青与矿料的粘附过程和剥落过程均自发进行;随着盐冻循环次数和盐浓度的增加,沥青-矿料系统粘附功逐渐减小,剥落功逐渐增大,粘附性和抗水损害能力逐渐减弱;当沥青种类相同时,沥青与石灰岩的粘附功最大,剥落功最小,沥青与花岗岩的粘附功最小,剥落功最大;当矿料种类相同时,CCR改性沥青与矿料的粘附功最大,剥落功最小,SBS改性沥青与矿料的粘附功最小,剥落功最大。      

Experimental investigation on preparation and performance of clear asphalt

Abstract

Coloured micro-surfacing technology has become increasingly popular in pavement construction because of its economic benefit and ability to accept traffic quickly. The main goal of this study was to produce a clear asphalt with superior performance that can be easily emulsified. Two types of resin that are easy to emulsify and one kind of extract oil were used to synthesise the clear asphalt. The clear asphalt was mixed with a styrene butadiene styrene (SBS) modifier at different proportions using a mechanical agitator. The physical properties of the samples were determined via conventional bitumen tests and the optimum formula was obtained by changing the mixture ratio through orthogonal experimentation. The thin-film oven test evaluated the ageing property of the clear asphalt. The surface energy components corresponding to the advancing process and the receding process were determined using the Wilhelmy plate method. The surface free energy (SFE) of the aggregates was measured with a gravimetric sorption analyser. The adhesive bond energies between asphalt samples and aggregates were calculated using their SFE components to evaluate their properties of fracture and healing. Results show that depending on the amount and type of resin added, different synthetic clear asphalts can be obtained. Further, the clear asphalt mixed with SBS is capable of synthesising better properties at high or low temperature. The clear asphalt with aggregates had fracture and healing properties similar to common base asphalt.     

基于表面理论的温拌SBS改性沥青-集料体系的粘附性

采用躺滴法检测了掺加1.5%、3%的Sasobit和0.5%、1%的Evotherm 3G制备得到的温拌SBS改性沥青与蒸馏水、甘油和甲酰胺3种液体的接触角;基于表面自由能理论,对比了温拌SBS改性沥青在无水条件下的表面自由能和粘聚功以及在有水条件下的剥落功;同时,考察了温拌SBS改性沥青和石灰岩质集料的粘附功和配伍率。结果表明:采用躺滴法可以准确检测温拌SBS改性沥青与常用检测液体的接触角;以粘聚功、粘附功、剥落功、配伍率作为评价指标可用于表征温拌SBS改性沥青-集料体系的粘附性;温拌SBS改性沥青的表面自由能及其分量、粘聚功、配伍率随着Sasobit掺量的增大而减小,但随着Evotherm温拌剂掺量的增加而增大;水的参与降低了温拌剂对SBS改性沥青-集料体系粘附性影响的差异;Evotherm温拌剂有助于改善温拌SBS改性沥青的水敏感性,Sasobit温拌剂增加了温拌SBS改性沥青的水敏感性。     

耐紫外线老化改性沥青材料的制备与性能研究

制备了环氧树脂改性沥青和掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青,研究了基体沥青、环氧树脂改性沥青、掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青的耐紫外线老化性能。采用物化指标测试、FT-IR和SEM等方法,研究了添加1%,2%和5%(质量分数)纳米SiO₂对环氧树脂改性沥青耐紫外线老化性能的影响。结果表明,加入纳米SiO₂后,改性沥青的软化点和粘度增加;基体沥青、PA-5%EP、PA-EP-1%SiO₂、PA-EP-3%SiO₂和PA-EP-5%SiO₂的FT-IR光谱几乎在所有峰的位置都是相同的,改性沥青与基体沥青相比,结构没有明显变化;当加入纳米SiO₂含量为5%(质量分数)时,改性沥青的粘附力显著提高,此时,纳米SiO₂颗粒较为均匀地分散到基体沥青的宏观分子网络中,形成了稳定的结构;纳米SiO₂的加入能很好地改善沥青的耐紫外线老化效果,PA-EP-5%SiO₂样品的耐紫外线老化性能最优。