混凝土裂缝修补材料环氧树脂的聚氨酯增韧改性研究

环氧树脂胶粘材料因其脆性大、耐冲击性差而限制了其作为混凝土裂缝修补材料的应用。聚氨酯是一类具有独特的三维网络状结构的高聚物。采用共混法,通过侧链羟基反应,把聚氨脂的三维网络结构连接到环氧树脂的侧链上去,以获得具有高韧性的改性环境树脂。首先以2,4-甲苯二异氰酸酯和聚醚二元醇为原料合成了端异氰酸酯基聚氨酯预聚物,然后在氮气保护条件下,通过预聚物的-NCO基与环氧树脂E-51的-OH进行反应,获得了以聚氨酯为侧链的改性环氧树脂。并以丁二醇二缩水甘油醚(BDGE)为稀释剂,聚硫醇作为固化剂,制备得到室温快速固化且时间可控的改性环氧树脂灌浆材料。同时对固化胶粘材料的固化时间和力学性能及热稳定性能进行了测试。结果表明,当PU预聚物含量为15%,固化促进剂DMP-30的用量为3%,改性环氧树脂与固化剂聚硫醇的配比为1∶1时,增韧改性效果最佳,抗拉强度达到了49.9 MPa,断裂伸长率达到了140%,且固化胶粘物其他力学性能提升也非常明显,固化时间根据固化促进剂DMP-30的用量可以控制在30 min～2 h之间,可以满足不同施工要求。随着PU预聚物用量的增加,固化产物的热稳定性先增加后降低,当PU预聚物用量为15%时,改性环氧树脂热稳定性最高。     

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。     

路用水性聚氨酯改性环氧树脂的制备与工作性能

为进一步明确不同类型聚氨酯预聚体对水性环氧树脂相关性能的改善效果,优选NCO-含量分别为2.0%、4.0%和5.0%的丙烷型端羟基聚醚型聚氨酯(TDI-PPG)对E-51和E-44型环氧树脂进行复合改性,制备水性聚氨酯改性环氧树脂,系统研究了两种水性聚氨酯改性环氧树脂的工作性能,为水性聚氨酯改性环氧树脂在道路领域的推广应用奠定基础。结果表明:根据水性聚氨酯改性环氧树脂的强度形成时间,建议采用15 d强度和伸长率对其性能进行评价;NCO-含量越高,水性聚氨酯改性环氧树脂的工作性能越好;聚氨酯掺量过高,拉伸强度、弯曲强度、拉拔强度均会下降,建议聚氨酯掺量不超过20%。     

路用水性聚氨酯改性环氧树脂的制备与工作性能

为进一步明确不同类型聚氨酯预聚体对水性环氧树脂相关性能的改善效果,优选NCO-含量分别为2.0%、4.0%和5.0%的丙烷型端羟基聚醚型聚氨酯(TDI-PPG)对E-51和E-44型环氧树脂进行复合改性,制备水性聚氨酯改性环氧树脂,系统研究了两种水性聚氨酯改性环氧树脂的工作性能,为水性聚氨酯改性环氧树脂在道路领域的推广应用奠定基础。结果表明:根据水性聚氨酯改性环氧树脂的强度形成时间,建议采用15 d强度和伸长率对其性能进行评价;NCO-含量越高,水性聚氨酯改性环氧树脂的工作性能越好;聚氨酯掺量过高,拉伸强度、弯曲强度、拉拔强度均会下降,建议聚氨酯掺量不超过20%。     

不同固化剂对路用水性环氧树脂工作性能的影响

为进一步提升路用水性环氧树脂工作性能及使用品质,选取两种环氧树脂和5种固化剂,采用固化剂乳化法,制备了不同类型水性环氧树脂,对比评价了不同固化剂类型及掺量下水性环氧树脂拉伸、弯曲、黏结等工作性能。并基于水性环氧树脂工作性能演变规律,确定了最佳固化剂类型及其适宜掺量。结果表明:对于E-44和E-51两种类型的环氧树脂,ZH固化剂固化效果最优;当ZH固化剂中活性氢当量与环氧树脂中环氧当量之比为1∶1时,水性环氧树脂可获得最佳工作性能;此外,与E-44水性环氧树脂相比,E-51水性环氧树脂工作性能表现更为优异,其ZH固化剂(用量为LLZ水平)固化产物拉伸强度和断裂伸长率分别为31.6MPa和12%,弯曲强度、弯曲变形以及弯曲模量分别为82.5MPa、23mm和1 840MPa,附着力拉拔强度为2.15MPa。     

水性环氧树脂-SBR复合改性乳化沥青性能研究

将不同掺量水性环氧树脂和固化剂加入到SBR乳化沥青中,通过室内试验分析复合改性乳化沥青的拉伸、动态力学、热稳定性和微观特征。结果表明:水性环氧树脂能够提高复合改性乳化沥青的拉伸强度,但也会导致断裂伸长率减小;复合改性乳化沥青的储能模量G′、损耗模量G″和损耗因子tanδ均有不同程度增加,水性环氧树脂能够增强复合改性乳化沥青的抗变形能力,但高掺量也会导致材料变脆、黏性增强、弹性下降;当水性环氧树脂掺量为40%时,复合改性乳化沥青发生相转变,温度稳定性能较好,建议水性环氧树脂掺量以40%为宜。     

新型改性水泥砂浆抗渗和耐磨性能试验研究

路面裂缝修复材料的耐久性决定着修复后路面的使用寿命。该文通过在水泥砂浆中加入水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂得到一种新型改性水泥砂浆修复材料,通过一系列的室内试验,考虑了在不同聚灰比和水灰比情况下,新型改性水泥砂浆的抗渗性和耐磨性。试验对比结果表明:该新型改性水泥砂浆的抗渗和耐磨性能均明显优于普通水泥砂浆,改性水泥砂浆的抗渗等级为P10,改性水泥砂浆的耐磨性能在聚灰比为30%时,磨损率比普通水泥砂浆降低85.9%。说明该新型改性水泥砂浆抗渗和耐磨性能优良,是一种有效的裂缝修补材料。     

AT固化剂固化低液限粉土的CBR特性与工程应用

以某高速公路SY01段为依托,采用AT(Aluminum tripolyphosphate)固化剂(主要成分为磷酸硅、水玻璃和缩合磷酸铝)固化低液限粉土,研究了不同养护条件、AT固化剂掺量(水玻璃模数为2.5和3.3)及压实度等因素对固化低液限粉土CBR值的影响,通过扫描电镜(SEM)分析固化粉土强度形成微观机理,并通过路用性能试验进一步验证了AT固化剂改性效果。结果表明,固化低液限粉土的最大干密度与最佳含水率有规律地增加或递减,压实度和养护龄期对固化低液限粉土的CBR强度增长至关重要。96%压实度、养护28 d的试样,其5%AT固化剂掺量的CBR强度是0.5%、1%、2%、3%AT固化剂掺量试样的1.85倍、1.58倍、1.25倍、1.07倍。SEM微观结构分析结果发现,AT固化剂可产生胶结物质,与土颗粒胶结,使土体更为致密,且随着固化剂掺量增加,胶结物质也增加。从固化低液限粉土路基的现场试验得到,1%AT固化剂掺量下的固化低液限粉土路基压实度、弯沉值和CBR强度均满足规范中各级公路中上路床填筑要求。     

水性环氧改性水泥砂浆的路用性能试验研究

水泥混凝土裂缝修复材料受到工程界广泛关注。笔者通过在水泥砂浆中加入水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂得到一种新型改性水泥砂浆修复材料,通过一系列的室内试验,考虑了在不同聚灰比和水灰比情况下,改性水泥砂浆的抗折、抗压、可灌性及粘附力性能。试验对比结果表明:该修复材料能够满足混凝土裂缝修复材料的各种路用性能要求,工作性能良好,早期抗折抗压强度高,早期收缩性好。当聚灰比为30%时,1d抗折强度为6.8MPa,1d收缩率为3.14%,粘结强度高,是一种快速、有效的路面裂缝修复材料。     

纤维加筋复合固化黄土的强度特性研究

为了探究纤维加筋固化土技术应用于应急机场的可行性，通过无侧限抗压强度试验，探究了不同掺量和龄期的水泥、固化剂以及纤维复合固化黄土的强度特性。结果表明:固化剂与纤维可以提高黄土无侧限抗压强度，其中水泥固化效果最优，且最优掺量为8%，随着纤维和砂掺量的增加，加筋固化土的强度先增大后又减小，纤维掺量为0.30%和0.45%时固化黄土强度较高，砂的最佳掺量在4%左右。进行简易机场布设时，建议机场道面工程使用12 mm改性聚丙烯纤维掺量0.45%，固化剂选用P.O 32.5R硅酸盐水泥掺量8%，砂掺量低于4%的复合固化土。     

固化温度对桥梁加固用结构胶性能的影响

试验中设定了两种不同的养护温度,分别为室温与低温,并以增韧剂用量为变化因素,设计了三组配合比,分别研究两种固化温度下,增韧剂的掺量对结构胶胶体性能与粘接性能的影响。研究结果表明:固化温度对胶体性能有着至关重要的影响,随着固化温度的下降,胶体的性能下降为原来的40%~85%,但伸长率提高到原来的138%~184%。其次,胶体的拉伸剪切强度与伸长率在室温与低温两种环境下的变化是一致的,均随着增韧剂用量的增加先提高,后降低,当增韧剂用量为12%时,达到最高值。     

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。     

黏结层用环氧乳化沥青研发与性能研究

为了提高桥面铺装结构中黏结层的路用性能,采用水性环氧树脂作为改性剂、选取阳离子乳化剂A和一种有机酸酐固化剂,制备了水性环氧乳化沥青;通过剪切试验和拉拔试验分析了水性环氧树脂掺量对抗剪强度和拉拔强度的影响,同时将研发的水性环氧乳化沥青和SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青的性能进行对比。试验结果表明:当水性环氧树脂掺量为10%~20%时,对应的各项性能较优;与SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青相比,水性环氧乳化沥青呈现出更为优良的抗剪、抗拉和水稳定性能。     

桥梁结构胶耐热性的研究及优化设计

以环氧树脂为主剂,以玻璃化转变温度(Tg)为耐热性的评价指标,通过实验考察了固化剂、增韧剂的用量对桥梁结构胶耐热性的影响。运用二次回归正交实验设计方法获得最佳配方,各原料用量为:环氧树脂100 g;改性胺T 14 g;聚酰胺28.5 g;聚硫橡胶16 g;KH为2 g;CX为1 g。按该配方制备的结构胶,经WDW 100型电子万能实验机测得其拉剪强度为18.3 MPa(GB50367—2006中A级结构胶的拉剪强度≥15 MPa);用差示扫描量热仪(DSC)测得其玻璃化转变温度(Tg)为91.5℃。     

水性环氧改性水泥砂浆路用性能与机理研究

采用水性环氧树脂乳液对水泥砂浆进行改性,分析了其对水泥砂浆流变性、抗压和抗折强度、黏结强度以及收缩特性的影响,并结合SEM微结构分析,探讨了水性环氧树脂的改性机理。结果表明:掺入水性环氧树脂乳液后,能显著增强水泥颗粒的分散,大幅度提高水泥砂浆的流动性能;水泥砂浆的7、28d抗折与抗压强度均有所提高,当聚灰比为3%~9%时存在峰值;经过改性之后水泥砂浆试件的折压比呈现增加趋势,水泥砂浆的韧性有所增加;随着聚灰比的不断增加,黏结强度也不断增加,当聚灰比为12%时,黏结强度出现最大值;随着聚灰比的增大收缩率下降幅度越大,当掺量增大到12%以后,基本不再减小;掺入水性环氧树脂乳液后氢氧化钙晶体数量明显减少,水化产物得以细化,内部结构密实度显著提高。     

环氧树脂/聚氨酯改性乳化沥青的强度和柔韧性

为进一步确定水性环氧树脂、水性聚氨酯及其复合改性乳化沥青黏结料自身强度和柔韧性,制备了不同水性环氧树脂、水性聚氨酯掺量下的改性乳化沥青黏结料,并进行对比分析和研究。结果表明:水性环氧树脂能有效提高改性乳化沥青的高温拉伸强度,水性聚氨酯能优化改性乳化沥青的低温断裂伸长率,改善其柔韧性。在不同条件下老化后,水性环氧树脂/聚氨酯复合改性乳化沥青的拉伸强度保持率和断裂伸长率保持率均在83%以上,表现出良好的耐老化性能。     

新型固化云母片岩稳定土路基填料特性研究

依托枣阳至潜江高速公路路基工程,研发一种铁矿废石渣、粉煤灰和生石灰按一定比例掺配的新型固化剂,对不同含水率的强风化云母片岩路基填料进行固化;测试固化后云母片岩稳定土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角及承载比变化情况。结果表明：随新型固化剂掺量增加,无侧限抗压强度得到提高,黏聚力呈上凸型抛物线变化,内摩擦角小幅增加,承载比得到增强;建立固化稳定土无侧限抗压强度、黏聚力及内摩擦角随初始含水率和固化剂掺量变化的数学模型,固化后的强风化云母片岩稳定土路基填料能满足高速公路路堤填料填筑性能要求。     

多壁碳纳米管/水性环氧树脂复合改性多孔水泥混凝土性能研究

为了改善多孔水泥混凝土性能,利用多壁碳纳米管/水性环氧树脂复合改性技术,借助胶体磨的剪切研磨作用和硅烷偶联剂的化学桥接作用,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)在水性环氧树脂中(WEP)的分散稳定性和相容性,制备多壁碳纳米管(MWCNTs)/水性环氧树脂(WEP)复合改性多孔水泥混凝土,分析了多壁碳纳米管(MWCNTs)及水性环氧树脂(WEP)用量对复合材料渗透性能及弯曲性能的影响。结果表明:在水性环氧固化剂乳液中,通过胶体磨的剪切研磨,可以有效提高MWCNTs的分散性能。此外采用本研究的制备方法,使用少量MWCNTs,成本虽稍有增加,但可使复合材料的抗弯拉强度提高110%,应变提高17%,为道路工程材料提供了新的选择。     

不同固化材料及含量对红砂岩工程性质的影响

随着道路建设的发展,人们越来越关注不良土用于道路建设的方法。文章以内蒙古鄂尔多斯地区的红砂岩为例,测试了其工程性质并就3种固化材料及不同掺量的改良效果进行了试验。试验发现加入石灰和水泥等固化剂时可增加土体的整体性,但石灰单独作为固化剂对红砂岩的固化作用较弱;水泥稳定红砂岩的强度较高,是一种较好的固化剂;石灰与粉煤灰稳定红砂岩的强度介于石灰稳定与水泥稳定之间,建议根据公路等级、料源丰富性、施工方便性等因素,选择固化方式对红砂岩进行改性。     

环氧预聚物改性煤沥青改性机理及混合料性能研究

为改善煤沥青路用性能,采用环氧树脂预聚物对煤沥青进行改性。通过室内试验对环氧预聚物改性煤沥青混合料的高低温性能、水稳定性、疲劳性能进行了研究,并与相同级配的70号石油沥青混合料进行对比。结果表明:环氧预聚物改性煤沥青混合料动稳定度为2 368次/mm、综合稳定指数为1 337.1次/mm²,高于70号石油沥青混合料的1 750次/mm和886.5次/mm²;最大弯拉应变为2 474.4με、低温断裂能为0.053 2MPa,高于石油沥青混合料的2 322.3με和0.051 2MPa;残留稳定度为96.7%、冻融劈裂残留强度比为90.1%,高于石油沥青混合料的88.3%和79.5%;环氧预聚物改性煤沥青混合料回归疲劳方程斜率绝对值为4.058,高于石油沥青的3.381,应力比低于0.4时,疲劳寿命优于石油沥青混合料。