适用于桥面铺装的聚氨酯（PU）改性沥青及混合料性能研究

发布时间：2020-10-27 19:51

　　 本文针对现阶段桥面铺装材料难以适应钢桥面变形大的不足,旨在研发一种适用于桥面铺装结构的新型材料─聚氨酯(PU)改性沥青,并通过一系列室内试验对聚氨酯改性沥青及其混合料涉及的关键技术问题:改性沥青体系的最佳组成、流变性能、改性机理及路用性能进行了系统研究,验证其是否适用于桥面结构。本文选用两种不同类型的聚氨酯树脂对70#基质沥青进行改性,通过拉伸试验、离析试验、荧光显微镜试验分析及布式黏度试验分别确定了两种PU改性沥青中各组分的最佳掺量及固化温度,最终确定两种PU改性沥青体系各材料的最佳掺量分别为:45%JM-PU、4%相容剂、12%扩链交联剂、3%偶联剂、3%稀释剂;40%JZ-PU、3%相容剂、12%扩链交联剂、4%偶联剂、4%稀释剂。确定两种PU改性沥青的固化温度为130℃。本文通过DSR试验和BBR试验对不同掺量PU改性沥青的流变性能进行对比研究。研究发现,聚氨酯的加入能够改善沥青的高温性能、低温性能、温度敏感性及荷载作用频率的敏感性;但随着树脂掺量的增加两种改性沥青的高温性能不断增长,而低温性能会出现一定程度的下降。综合高、低温性能两方面,JM-PU改性沥青聚氨酯的最佳掺量为45%,JZ-PU改性沥青聚氨酯的最佳掺量为40%。本文通过红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TGA)、原子力显微镜分析(AFM)对两种PU改性沥青的改性机理、热稳定性及微观形貌进行了研究。FTIR分析结果表明,两种PU改性沥青FTIR图中均有新的吸收峰产生,说明两种PU改性沥青在改性过程中发生了反应;TGA分析结果表明,两种聚氨酯的加入能够改善了沥青的热稳定性,其中JZ-PU对其改善效果更好;AFM分析结果表明,两种聚氨酯的加入改变了沥青分子的组成,导致两种PU改性沥青的“蜂形”结构整体长度变大,高度减小,同时提高了沥青体系的刚性。通过一系列的室内试验对两种PU改性沥青混合料的强度及路用性能进行了研究,试验结果表明,JM-PU改性沥青混合料具有较高的抗弯拉强度,良好的高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳开裂及耐老化性能;与JM-PU改性沥青混合料相比JZ-PU改性沥青混合料有较高的强度及高温稳定性。但两种PU改性沥青混合料的水稳定性较差,通过在改性沥青中加入适量的液态抗剥落剂能够改善二者的水稳定性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U444
【部分图文】：

聚酯型聚氨酯由多异氰酸酯与聚酯多元醇反应而成，具有强度高、耐热性好、耐磨性突出等特点。从分子结构来看，聚氨酯是嵌段共聚物，由硬链段和软链段组成，如图 1.1 所示。其中硬链段通常是由反应后的二异氰酸酯与扩链剂组成，含有芳基等强极性基团，对聚合物的力学性能及高温性能产生影响；软链段则由聚醚、聚酯等低聚物多元醇组成，对聚合物的柔韧性产生影响。通常聚氨酯硬链段比例越大，交联密度越高，其力学性能与高温性能越好；而软链段比例越大，微相分离越趋于完全，柔韧性也就越好，因此可通过改变配方即改变多异氰酸酯和扩链交联剂的掺量、类型以及多元醇的掺量和分子量来调节聚氨酯的硬度[20]。聚氨酯的硬度可变范围非常广泛，是普通橡胶的数倍，在-50℃～200℃范围内均能保持良好的弹性特性，同时其磨耗值一般在 0.03～0.20mm3/m 范围内，耐磨性能十分突出，同时聚氨酯还有良好的阻尼减震性能[21]、耐热和耐氧化性能。综上所述，这些优良的性能为其能成功应用于公路交通领域提供了更多的可能。柔性链段 刚性链段

长安大学硕士学位论文保温 1h。2）将制备好的 PU 改性沥青缓缓浇入试模并轻轻振动，使其均匀的分布在试模中免气泡的产生，然后放入 130℃的烘箱中静置养护 6h。3）养护完成后，将试模放置于室温下充分冷却，最后将成型的试件从试模中取出可进行试验。将试件放置于拉力机的上下夹具中，试验温度为 20℃，拉伸速率为 500mm/min，拉力机进行试验。拉伸试验所用试模及拉力试验机如图 2.1 和图 2.2 所示。

U 改性沥青缓缓浇入试模并轻轻振动，使其后放入 130℃的烘箱中静置养护 6h。将试模放置于室温下充分冷却，最后将成型力机的上下夹具中，试验温度为 20℃，拉伸拉伸试验所用试模及拉力试验机如图 2.1 和图 2.1 哑铃状试模
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本文编号：2858975