水性环氧乳化沥青冷补料及其路用性能研究

发布时间：2020-08-28 06:08

【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,以水泥为改性剂制备早强型冷补料,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。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

公路总里程,总里程

第一章绪论第一章绪论究背景路交通作为我国基础设施建设重要组成部分，对我国经济发展起到作用。国家“十三五”规划以来，为完善现代综合交通运输体系，了令人瞩目的成就，公路里程正逐年攀升[1,2]。但是，随着交通荷载通量大幅增长的趋势不断升级，早期铺筑的沥青路面已出现坑槽、松散剥落等病害，不仅影响路面使用寿命，而且形成车辆行驶安全017 年，我国公路里程达到 477.35 万公里，公路网络基本形成，但随增加，公路养护工作量也大大增加，2017 年我国公路养护里程达到，占总里程 97.9%，公路养护正面临巨大挑战。因此，在建设公路网该注重路面养护技术的的研究，保证公路高效、安全运转，为我国护航。

流程图,水性环氧树脂,机械法,流程图

对大多数材料具有极好的附着力，其固化物强度高、耐腐蚀性强缩小、耐磨性好。水性环氧树脂因其优异的性能被广泛应用于涂料、粘结剂筑制品、绝缘材料等行业[14,15]，随着人们环保意识的增强，环氧树脂水性化逐为其发展方向。大多数环氧树脂如常见的双酚 A 型环氧树脂如（E51，E44，E20）均较难水，且较难在水中分散，因此经过简单的搅拌不能形成均匀稳定的水性环氧，目前制备水性环氧树脂方法主要有以下几种[16,17]：.2.1 机械法机械法[18]又称直接乳化法，操作简便，是最早使用的方法。制备过程如图示，将环氧树脂加入到分散器、胶体磨或者球磨机中，加工成细小粉末或微加入溶解有乳化剂的水，通过高速搅拌将环氧树脂分散在水中，制备水性环脂。机械法工艺简单且成本较低，但是得到的环氧乳液粒径较大（>10μm）且匀，贮存稳定性较差[19]，目前这种方法在环氧乳液制备中较少使用。

流程图,水性环氧树脂,流程图,乳化剂

图 1-4 相反转法制备水性环氧树脂流程图朱彦等[23]采用聚乙二醇 10000（PEG10000）与 E20 环氧树脂在路易斯酸催化条件下发生接枝反应制备非离子型乳化剂，并探讨了不同 PEG10000 含量下乳化剂的乳化效果，表明 PEG10000：E20=1：1 时合成的乳化剂效果最好，粒径为 100nm左右。王进等[24]以环氧树脂 E44、邻苯二甲酸酐、聚乙二醇为原料通过共聚合反应制备乳化剂，采用相反转法制备水性环氧树脂，研究了制备条件对乳液性能的影响，结果表明，相反转点时，水与 E44 的质量比随乳化剂掺量、乳化温度、亲水链段分子量的减少而增大，平均乳液粒径随温度的降低而减小。杨帆、何丽红[25]等采用双酚A 型环氧树脂与PEG4000 在过硫酸钾做催化剂条件下合成非离子型乳化剂，通过相反转法制备水性环氧树脂，讨论了乳化剂掺量对水性环氧乳液性能影响，并对乳液涂膜性能进行表征，结果表明，21%乳化剂掺量下乳液粒径最小，21%~27%掺量下乳液具有良好的贮存稳定性、离心稳定性，涂膜硬度高、热稳定性较好。Yang 等[20,21]采用相反转法制备亚微米粒径的水性环氧树脂，且分布较窄，贮存稳定性较好。陈永等[26]合成环氧树脂 E44、马来酸酐、聚乙二醇为原料通过

【参考文献】