大孔隙高分子聚合物混合料性能研究

发布时间：2020-05-21 04:07

【摘要】：大孔隙高分子聚合物混合料具有强度高、可常温拌和与摊铺、节能环保的特点,而且可以有效的排除路面积水,是海绵城市建设中路面铺装新材料的一个重点研究方向。但目前对该材料的研究和应用仍然较少,本文通过室内试验对大孔隙高分子聚合物混合料的配合比设计、路用性能和抗老化性能进行了研究,为大孔隙高分子聚合物混合料的后续研究和应用提供参考。首先,根据高分子聚合物胶粘剂的分类及相关特性挑选出了适用于道路铺装的高分子聚合物胶粘剂,参照OGFC沥青混合料的经验公式并结合胶粘剂对集料的裹覆状况来初步确定高分子聚合物胶粘剂用量。在此用量范围内,分别测试大孔隙高分子聚合物混合料的体积指标和性能指标的变化情况,提出了基于性能平衡和目标空隙率的配合比设计方法,最终确定最佳胶粘剂用量为5.9%,并计算了大孔隙高分子聚合物混合料的胶膜厚度为12μm~18μm,建议采用较高的膜厚。用于对比的OGFC沥青混合料的最佳油石比为4.9%。其次,对大孔隙高分子聚合物混合料的各项路用性能进行了研究,结果发现:大孔隙高分子聚合物混合料的高温性能明显优于同级配的OGFC沥青混合料,其动稳定度超出仪器测量范围;大孔隙高分子聚合物混合料的低温性能优异,低温弯曲破坏应变是同级配的OGFC沥青混合料的10.4倍,应变能密度是OGFC沥青混合料的1.7倍;相同空隙率下,大孔隙高分子聚合物混合料的抗滑性能与OGFC沥青混合料相当,抗滑系数均大于60;两者透水性能相差不大,均在3000ml/min左右;对于水稳定性,现行沥青混合料的测试方法均不适合,提出了改进的水稳定性测试方法,发现大孔隙高分子聚合物混合料水稳定性与OGFC沥青混合料相当,都较差。最后,在抗老化性能方面,基于室内和室外紫外线辐射总量相等的原则,采用人工老化的方式模拟北京地区在1年时间内光氧老化和热氧老化综合作用下对材料性能的影响。选取了室内老化0h、170h、341h和511h四个老化时间点,分别对应北京地区户外0个月、4个月、8个月和12个月的老化程度。并采用老化前后的试件在改进的水稳定性测试方法和四点弯曲疲劳寿命试验中的性能变化作为评价标准。对于水稳定性试验,我们采用干劈强度、剩余劈裂强度和剩余劈裂强度比三个指标进行对比发现:两种混合料老化511h后干劈强度变化率相差不多,均在10%左右,而大孔隙高分子聚合物混合料的剩余劈裂强度和剩余劈裂强度比下降较大,老化前后分别下降了39%和11.4%,远高于OGFC沥青混合料的15%和2.1%。说明老化对于两种混合料中胶粘剂与集料之间的粘附作用在干燥状态下有一定程度的降低,但相差不大,而水解作用则会显著降低大孔隙高分子聚合物混合料中胶粘剂与集料之间的粘附作用。对于抗疲劳性能试验,我们采用疲劳寿命次数、初始弯曲劲度模量和弯曲劲度模量衰变率三个指标进行对比发现:大孔隙高分子聚合物混合料抗疲劳性能远优于OGFC,其老化前后的加载作用次数达到100万次时弯曲劲度模量下降远低于50%的破坏标准,而OGFC沥青混合料的老化前后的疲劳寿命在31000~57000次范围内,且老化511h后,疲劳寿命衰减了45%;大孔隙高分子聚合物混合料的初始弯曲劲度模量随老化时间的延长而降低,与OGFC沥青混合料相反,主要是因为高分子聚合物材料老化后长链分子大量被切割为短链分子和自由基,导致模量出现降低。而且老化不同时间的大孔隙高分子聚合物混合料的初始弯曲劲度模量变化率均低于OGFC沥青混合料;大孔隙高分子聚合物混合料的弯曲劲度模量衰变率从老化170h往后出现增长,至老化511h后,弯曲劲度模量的衰变率已由未老化时的0.9%提高到3.2%,但仍然很小。从初始弯曲劲度模量的变化情况和弯曲劲度模量的衰变率两个方面可以看出,老化对OGFC沥青混合料的影响程度更大。可以发现,老化对大孔隙高分子聚合物混合料水稳定性的影响高于OGFC沥青混合料,但抗疲劳性能则相反。两种试验方法得出了相反的结论,经分析认为水解作用的存在是导致两种试验方法出现相反结论的根本原因。
【图文】：

技术路线图

胶粘剂,粘度,表干时间

的水分子发生反应，从而产生粘结力，并释放 CO2个组份组成，其中甲组份通常作为主剂，乙组份为的比例调配，使其产生分子交联，进而固化粘结。实际需要进行：较强的粘性，能有效粘结砂石材料；好的耐水、耐低温、耐老化等特性；具有适合混合料拌和的粘度，不宜太大也不宜过小保证混合料能拌和均匀；充足的施工操作时间，，因此胶粘剂表干时间不宜少于的强度。，选择了三种高分子聚合物胶粘剂样品进行测试，通表干时间、固化时间和拉伸强度的对比，见图 2-1度高，容易拌和，但表干时间短，不利于现场摊铺较为理想，但粘度较大不利于拌和；3#胶粘剂各方胶粘剂。逡逡
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

【参考文献】