热塑性弹性体(SBS)改性环氧沥青相结构及性能研究

为了解决环氧沥青(EA)相容性和低温韧性差的问题，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)为增容增韧剂，制备不同SBS含量的改性环氧沥青(SBS-EA)。研究SBS-EA的相分离结构，分析SBS对EA的高温抗车辙能力、蠕变恢复性能、低温韧性以及热膨胀性能的影响。结果表明：SBS可以明显改善EA的分层离析现象，当SBS掺量为3 wt%时，体系相结构变得更加均衡，环氧树脂网络更加致密，分散相沥青颗粒尺寸也明显减小；相容性的改善使得SBS-EA具有良好的高温抗车辙性能，并且在不同的应力加载情况下均表现出优异的蠕变恢复能力；此外，SBS的引入可以增大EA的延度、拉断功和韧性比，3%SBS-EA的拉断功为17.69 J,韧性比为0.662 2,分别是纯EA的1.41倍和3.34倍；SBS-EA的冲击韧性随SBS掺量的增加呈现先升高后降低的趋势，当引入3 wt%的SBS对EA的相结构进行有效调控时，SBS-EA的冲击韧性提高至3.37 kJ·m^-2,相比于纯EA(2.18 kJ·m^-2)提高了55%;SBS可以缩小EA与钢桥面和玄武岩石料之间的热膨...     

烷基端基超支化聚磷酸酯对热拌环氧沥青的改性研究

环氧沥青是一种性能优异的热固性路面铺装材料,固化后强度较高且具有非常良好的耐高温抗车辙性能,但其热固性本质有可能使其在低温条件下发生难以修复的脆性开裂。采用端基修饰的超支化聚磷酸酯(aHBPP)对环氧沥青进行增韧改性,可降低环氧沥青体系在固化过程中的黏度,提高环氧沥青固化物的断裂伸长率,改善低温韧性和相容性。     

环氧沥青中树脂体系的固化控制与性能关系研究

对于高温拌和的环氧沥青铺面材料,环氧树脂与固化剂的固化特征特别是固化反应速率对环氧沥青的性能影响尤为关键。通过不同固化剂含量、不同固化温度、不同固化时间3个方面来研究环氧树脂固化控制与力学性能之间的关系。结果发现,随着固化剂含量的升高,固化后树脂的拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率显著增加;而随着固化时间的延长,却刚好相反;提高树脂体系固化温度会使固化后树脂体系的拉伸强度和断裂伸长率降低。本研究为优化环氧沥青的固化工艺提供了有力的依据。     

拌和温度对高温铺装环氧沥青性能的影响

高温铺装环氧沥青是一种性能优异的道路铺面材料,固化后强度较高且在高温下不易熔融流动。但是制备工艺对环氧沥青性能有显著影响,其中拌和温度对其各项性能的影响尤为显著。文中针对不同沥青作为基体的环氧沥青体系,分别研究了在150、170和190℃下拌和制备的环氧沥青的相态结构、力学性能和玻璃化转变过程。与150℃下拌和制得的环氧沥青固化物相比,170和190℃下制备的环氧沥青固化物的相容性明显改善,其力学性能也相对较高,其中170℃下制备的环氧沥青拉伸强度最高可达3.0 MPa,断裂伸长率为395%;此外190℃下制备的环氧沥青的玻璃化转变温度可降低至-13.7℃,在较低温度条件下能够保持良好的韧性,具备一定的变形能力。     

环氧沥青力学性能与微观特性试验研究

传统沥青路面养护材料普遍存在耐久性不足、高温稳定性差等缺陷,通过在稀释沥青中添加热固性的环氧树脂来改善传统养护材料的耐久性和高温稳定性,并对不同环氧体系掺量的环氧沥青固化物分别进行室内力学与微观特性试验研究。环氧沥青固化物力学试验表明,环氧体系掺量对材料黏结性能与断裂韧性具有较大影响。室内荧光显微镜试验结果表明,环氧体系掺量较小时,环氧相呈点状分布;当达到50%时,环氧相与沥青相开始出现分离,但混合物基本可以保证稳定的空间网络结构。     

环氧树脂与沥青相容性研究

以2种AH-90沥青为基质沥青,外掺环氧树脂、增容剂或马来酸酐制备环氧沥青,采用离析实验和荧光显微镜作为表征手段,研究了增容剂和马来酸酐对环氧树脂与沥青相容性的影响。结果表明:加入增容剂或经顺酐化的沥青与环氧树脂形成的环氧沥青混合物环离析得到明显改善,分散相颗粒尺寸明显变小且分散更均匀。当增容剂及马来酸酐掺量分别达到1%或4%时,对环氧树脂和沥青的相容性能起到较明显的改善作用,而前者效果更佳。     

聚氨酯环氧改性沥青制备及性能研究

环氧树脂脆性强、柔韧性低导致环氧沥青抗裂性能差,为改善环氧沥青的低温性能,需进行增韧改性。通过自行合成的聚氨酯用于环氧树脂改性得到聚氨酯/环氧树脂复合材料,并将聚氨酯/环氧树脂复合材料用于沥青改性,通过微观测试和宏观试验确定了聚氨酯改性环氧的掺量及改性机理,评估了聚氨酯/环氧改性沥青的黏度特征、微观相态分析,通过其力学性能确定聚氨酯/环氧的最佳掺量。研究结果表明,聚氨酯中异氰酸酯基会与环氧中的羟基发生化学接枝,增加化学交联点,改善了环氧树脂的韧性,聚氨酯的最佳掺量为20%。黏度试验结果表明,不同聚氨酯环氧掺量改性沥青的黏度均随时间的延长会逐渐增加,聚氨酯环氧掺量越高,改性沥青其黏度增长越快。拉伸试验表明,当聚氨酯环氧的掺量为40%时,其力学性能优异,且均满足规范要求。     

环氧沥青混凝土钢桥面铺装层温度应力研究

环氧沥青混凝土是采用热固性环氧树脂改性的沥青混凝土，由于其低温松弛模量较大，导致温度收缩应力较大。采用固化后的环氧沥青混凝土小梁，在MTS810材料试验机上进行弯曲蠕变试验，利用数值计算将蠕变柔量转换为松弛模量，运用Boltzmann叠加原理分析环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的温度应力。研究表明考虑钢板收缩的温度应力比不考虑钢板收缩的降低许多，且均小于其低温下抗拉强度。     

环氧沥青混合料性能及其应用

环氧沥青混合料有着优良的路用性能,因而应用于路面磨耗层、钢桥面铺装、超重载交通道路。研究表明,固化时间和温度会影响环氧沥青的固化程度,其中温度是主要的影响因素,环氧树脂能够同时改善沥青的高低温性能。该文阐述了环氧沥青及其混合料重要的应用性能,同时介绍了国外环氧沥青混合料的应用状况。     

微表处用水性环氧改性乳化沥青的性能研究

为进一步明确微表处用水性环氧改性乳化沥青材料的性能,优选2种水性环氧树脂对乳化沥青进行改性,制备水性环氧改性乳化沥青。对比分析了不同温度及水性环氧树脂掺量下水性环氧改性乳化沥青的固化时间与黏附性,研究了不同温度下水性环氧改性乳化沥青黏度随时间的变化规律。结果表明:2种水性环氧改性乳化沥青的固化时间差别不大,均具有一定的可操作时间;掺入水性环氧树脂能明显提高乳化沥青与集料的黏附性,水性环氧树脂掺量宜为5%;温度越高,水性环氧改性乳化沥青的黏度增长速度越快,可储存时间越短,故使用时温度应尽量控制在45℃以内。     

不同沥青体分比环氧树脂沥青混合料的断裂性能研究

固化的环氧树脂沥青由树脂相与沥青相构成。该文介绍了其沥青混合料的断裂性能的试验研究。随着沥青用量的增加,则环氧树脂沥青基体逐渐从树脂相过渡到沥青相,相应其性能会发生很大变化。采用旋转压实成型半圆形试件,通过对0.250、0.400、0.500和0.571四种不同沥青体分比的环氧树脂沥青及AH-70普通沥青、SBS改性沥青混合料,进行-25℃、-15℃、-5℃和5℃四个温度下的三点弯曲对比试验研究,并通过扫描电镜(SEM)进行微观结构形态分析。研究表明,沥青体分比低于0.400时,环氧树脂沥青混合料的最大荷载、断裂能、断裂韧度与锯缝深度、与温度的关系的变化趋势均表现出与AH-70普通沥青及SBS改性沥青混合料较大差异,沥青体分比高于0.400,则环氧树脂沥青混合料的断裂性能变化趋势与AH-70普通沥青及SBS改性沥青混合料相似。SEM微观结构研究表明,沥青体分比为0.400时,环氧树脂沥青是以树脂相为基体,沥青为近似球形分散体,沥青体分比为0.500时,沥青相为基体,树脂为近似球形(胶团)分散体。沥青体分比为0.400到0.500为环氧树脂沥青的相逆转区间。     

环氧树脂-混凝土叠合结构的热应力分析

为解决环氧树脂-混凝土叠合结构在温度变化时因两种材料变形不协调而造成结构破坏的问题,进行了环氧树脂-混凝土叠合结构的热应力研究,对结构在环氧树脂固化阶段、养护阶段、后固化阶段和使用阶段进行应力分析,提出各阶段环氧树脂中存在的热应力有收缩应力、固化应力、后固化应力和温度应力,给出了这些应力的计算公式,并进行了有限元计算和试验验证,结果表明:(1)从环氧树脂浇注到混凝土上那一刻开始,就会由于树脂的固化反应、以及温度的变化而在体系内部产生应力,主要包含收缩应力、固化应力、后固化应力、温度应力;(2)较小的弹性模量能有效降低环氧树脂-混凝土叠合结构的固化应力、后固化应力和温度应力,但常温下表现为低弹性模量的环氧树脂在低温时其弹性模量会急剧上升,有时会增加几十倍,大大增加了低温时的温度应力;(3)常温养护时,高温后固化的环氧树脂-混凝土叠合结构的内应力变化比较复杂,因高温后固化会降低环氧树脂的线性热膨胀系数,增加其弹性模量以及热变形温度,同时也会产生固化收缩,最终应力累积的计算需要大量试验数据;(4)环氧树脂最大平均弹性模量为131.9 MPa(20℃至-20℃的平均弹性模量,环氧树脂线胀系数取100×10~(-6)(m·m~(-1))/℃)时,可通过ASTM C884中相容性试验测试。     

短期养生环氧固化行为及混合料性能

为了缩短环氧沥青钢桥面铺装结构的养生时间,达到快速开放交通的目的,对一种自制短期养生环氧树脂结合料及其环氧沥青混合料进行研究。通过傅立叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和荧光显微镜研究短期养生环氧树脂的固化行为,通过马歇尔稳定度评价其混合料强度增长情况,通过室内路用性能试验评价其混合料性能。结果显示:环氧树脂结合料固化后特征官能团消失,固化反应完全;其固化过程为自催化反应,升温速率越高固化热越小;实验室固化温度为60℃,在此温度下固化72h后,体系产生交联网络结构;短期养生环氧沥青混合料常温固化96h达到开放交通要求;室内试验马歇尔稳定度可达72kN,浸水残留稳定度比和冻融劈裂强度比均大于95%,70℃车辙动稳定度高达53 000次/mm,最大弯拉应变高于规范指标29%且抗拉强度可达26.7MPa。     

环氧树脂与沥青相溶性的试验与研究

解决环氧树脂与沥青的相溶性问题是成功制备环氧沥青的关键技术之一，通过无固化剂环氧树脂与沥青混合液的离析试验确定了一种毒性小、相溶性好的相溶剂，采用电子扫描显微镜分析了相溶剂的增溶机理，并研究了相溶剂的掺量对环氧沥青拉伸强度和环氧沥青混凝土路用性能的影响。     

水性环氧乳化沥青混合料路用性能研究

为了改善普通乳化沥青混合料的路用性能,按照固化剂:水性环氧树脂=3:7的比例制备了水性环氧乳化沥青;对传统冷补料的成型方法进行修正,通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验研究了水性环氧树脂掺量对混合料路用性能的影响。同时将水性环氧乳化沥青混合料与普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料的路用性能进行对比。结果表明:当水性环氧树脂掺量在15%左右时,混合料的各项性能可达到较优的状态;与普通沥青混合料、SBS改性沥青混合料相比,水性环氧乳化沥青混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能和水稳定性。     

水性环氧乳化沥青冷再生混合料路用性能研究

为提高乳化沥青冷再生混合料路用性能,制备70%RAP(废旧沥青路面回收材料)掺量的水性环氧乳化沥青冷再生混合料进行研究。通过击实试验及劈裂试验确定水性环氧乳化沥青冷再生混合料的最佳含水量和最佳乳化沥青用量分别为4.0%、4.3%;采用沥青混合料车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验及四轮加载磨耗试验评价水性环氧乳化沥青冷再生混合料的性能。试验结果表明：水性环氧乳化沥青冷再生混合料具有更好的高温稳定性、水稳定性和耐久性;低温抗裂性略有降低,但仍满足规范要求;推荐水性环氧树脂掺量为10%。     

水性环氧乳化沥青路用性能及其在微表处中的应用研究

为提高微表处路用性能,该文采用水性环氧树脂对乳化沥青进行改性并对改性乳化沥青相容性、微观结构、力学性能、流变性能及其混合料路用性能进行研究。储存稳定性试验表明：环氧乳液与乳化沥青相容性良好;随着水性环氧树脂掺量的增加,改性乳化沥青形成以环氧树脂为骨架结构的趋势;同时,随着水性环氧树脂掺量的增加,乳化沥青与集料黏附性、力学性能得到显著提升,在20%掺量下,黏结强度提高2倍以上,抗剪强度提升1倍以上;流变试验表明：水性环氧树脂能够提高乳化沥青抗车辙性能与弹性恢复率,高温性能得到显著提升。微表处混合料性能研究表明：水性环氧树脂能够显著提升乳化沥青水稳定性能、抗车辙变形性能,在掺量达到20%后,混合料水稳定性和抗车辙性能趋于稳定。综上所述,对于该文中改性乳化沥青体系,建议水性环氧树脂掺量为10%～20%。     

环氧改性沥青的相容性及路用性能研究

该文介绍了一种新研制出来的相容性较好的环氧改性沥青,通过室内试验发现,相容剂的剂量、环氧树脂的剂量以及热贮存温度对环氧沥青的相容性都有较大的影响.通过将自制的增容环氧沥青混合料的马歇尔性能、高低温性能以及疲劳性能与美国、日本环氧沥青混合料进行对比分析,发现增容环氧沥青混合料不仅相容性好,并且具有更加优异的路用性能和抗疲劳性.     

基于微观结构特征的SBS改性沥青再生剂研发

SBS改性沥青在环境因素作用下发生老化,主要表现为SBS分子链发生了降解。针对SBS改性沥青网络结构的变化,本文利用荧光显微镜电镜、凝胶渗透色谱等微观表征手段,分别采用两种环氧官能团化合物(脂肪族缩水甘油醚树脂和缩水甘油胺类)与催化裂化油浆和基质沥青混溶,制备了两种再生剂。结果表明两种再生剂均可恢复SBS改性沥青三嵌段分子链结构,但脂肪族缩水甘油醚树脂类再生剂再生效果更优。     

一种新型环氧树脂沥青混合料性能研究

开发了一种新型环氧树脂沥青混合料,介绍了其原材料组成及配合比;测试了胶结料的技术指标及环氧树脂沥青混合料的车辙性能、低温弯曲性能和疲劳性能,并与美国环氧沥青进行了对比。试验结果表明新型环氧树脂沥青混合料的综合性能与美国环氧沥青相差不大,可以作为桥面铺装材料使用。