聚氨酯与稀释沥青相互作用的分子动力学模拟

为从分子尺度深入了解聚氨酯与稀释沥青的相互作用,采用Materials Studio软件,分别构建沥青、聚氨酯、聚氨酯-稀释沥青共混模型,并验证模型准确性。基于分子动力学模拟,开展温度和聚氨酯掺量对稀释沥青内聚能密度、溶解度参数、相互作用能、力学性能的影响研究。结果表明:建立的沥青和聚氨酯分子模型较合理,能够表征沥青和聚氨酯真实特性;随着温度的升高,稀释沥青和稀释沥青-聚氨酯共混体系的内聚能密度均呈下降趋势;在[-10℃,100℃]范围内,聚氨酯添加物能够降低稀释沥青的内聚能密度,不同温度下降低幅度平均为15%;在60℃时,稀释沥青与聚氨酯的溶解度参数δ差值最小,各总相互作用能和范德华势能最大,体系最稳定;聚氨酯能够提高稀释沥青的力学参数,并且力学参数与聚氨酯的掺量呈正相关关系。研究对树脂改性冷补沥青混合料具有参考价值。

生物基环氧冷补沥青液开发与混合料性能研究

采用环氧大豆油(ESO)作为反应型稀释剂,制备生物基环氧冷补沥青液(BECPAL),开发一种高性能的路面坑槽快速修复材料。首先,通过拉伸试验优化环氧大豆油、环氧树脂与固化剂的比例;其次,进行拉伸试验和黏度试验,以确定BECPAL中基质沥青、生物基环氧体系与稀释剂之间的比例;此外,还使用荧光显微镜观察了BECPAL固化过程中微观形貌的变化;最后,对生物基环氧冷补沥青混合料(BECPMA)的路用性能进行评价,并与热拌沥青混合料(HMA)和普通溶剂型冷补沥青混合料(CPMA)进行对比。结果表明,BECPAL的容留时间可达60 min,ESO可以减少传统稀释剂和环氧树脂的用量;BECPMA具有强度高、固化速度快的特点,常温养生2 h即可达到11.59 kN;相较于HMA和CPMA,BECPMA表现出优异的高温性能,低温性能和水稳定性也有所提升。BECPMA可用于路面坑槽的快速修补。

溶剂型冷补沥青混合料路用性能研究

基于相似相溶原理和溶剂挥发性筛选出3种有机溶剂,与线型SBS改性剂、SK70#A级沥青制得自制溶剂型冷补沥青,采用单纯形重心设计法确定各组份最佳组成水平,通过旋转黏度、黏附性、储存稳定性、挥发性指标评价其性能。依据经验公式法与纸迹法确定冷补料油石比,早期强度优选其成型与养生工艺,对比考察自制型与a型、ZY型、乳化型3种冷补料路用性能差异。结果表明,沥青冷补液固含量65%、稀释剂35%、线型SBS掺量3%时上下旋转黏度差值为968 MPa·s、3 d挥发量为7.3%、黏附性达到水煮法5级,冷补液性能最佳;LB级配冷补料最佳油石比为4.5%,二次击实、60℃养生成型早期强度达到9.53 kN且2 d内强度形成,内掺1%水泥改良级配后冷补料早期强度显著提升至13.44 kN,表明内掺水泥可有效提高溶剂型冷补料早期强度;自制型冷补料相较于a型、ZY型溶剂型冷补料具有更优异的路用性能,且残留稳定度达到95%,优于乳化型冷补料,同时也克服了常规溶剂型冷补料早期强度形成慢、耐久性差等不足。

冷补植物沥青混合料制备及应用

采用植物沥青替代石油沥青制备冷补植物沥青混合料,计算了不同油石比下冷补植物沥青混合料的贯入度(高温下)、低温弯拉强度、渗水系数及冻融劈裂抗拉强度比,得出最佳油石比。采用油石比6.5%制备冷补植物沥青混合料,对寒区无砟轨道防水保护层粉化进行整治,并检测其整治效果。结果表明:随着油石比增大,冷补植物沥青混合料的贯入度逐渐增加但增幅不大,低温弯拉强度先增大后减小,渗水系数逐渐减小,冻融劈裂抗拉强度比逐渐增大;油石比为6.5%时,冷补植物沥青混合料高温抗变形、低温抗开裂、防渗及水稳定性的综合性能最佳;整治后,沥青混合料防水保护层平整密实,横向和纵向排水坡度满足要求,排水通畅。冷补植物沥青混合料具有良好应用效果。

高原地区道路冷补沥青修复材料性能研究与应用

通过对冷补沥青修复材料的工作机理进行分析,选择2种沥青冷补剂进行室内配合比设计,将确定的冷补沥青修复材料在高原环境下实际应用,经现场铺筑试验和修复效果检测并与室内试验进行对比,提出了高原地区冷补沥青修复材料的适用要求和范围,在此基础上优化了冷补沥青修复材料的设计方法,为其在高原地区使用提供了科学依据。

冷补沥青混合料性能评价及技术要求

针对冷补沥青混合料技术应用中存在的施工和易性和路用耐久性的矛盾,参考国内外相关资料和研究成果,制定了粘附性试验、贯入试验、粘聚性试验、修正马歇尔试验4个评价方法.变化隔离剂的掺量,选择3种添加剂和2种矿料级配,配制了若干种冷补料并进行了试验.分析试验结果,指出冷补料性能评价应兼顾施工性能和马歇尔强度,重视粘聚性能和水稳定性,据此提出了冷补沥青混合料的评价指标和技术要求.

冷补沥青混合料的制备及其性能分析

为提供一种全天候路面坑槽修补材料,采用多种矿质黏土和3种稀释剂制备冷补沥青混合料.通过标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验、低温和易性试验、冻融劈裂试验和车辙试验等室内试验,系统地研究了冷补沥青混合料的路用性能.结果表明,稀释剂对冷补沥青混合料的马歇尔强度和低温和易性具有一定影响.加入重油可以提高混合料的马歇尔强度,但是重油的加入量过多则会影响混合料的低温和易性,因此,将柴油-重油作为最佳稀释剂.矿质黏土制备的冷补沥青混合料路用性能良好,马歇尔强度不小于4.43 k N,残留稳定度不小于85%,冻融劈裂强度比大于80%,动稳定度大于907.781次/mm.矿质黏土改性沥青的过程仅为物理混合过程,加入矿质黏土后沥青表面呈现不规则波状结构.

抗冻型冷补沥青混合料优化设计及性能研究

为了应对云贵川等地山区凝冰灾害对路面造成的损伤，针对当前冷补沥青混合料抗冻性能较差的问题，采用2种沥青、2种稀释剂、2种添加剂配制冷补沥青，然后测试与冷补沥青混合料抗冻性能相关的性能指标，确定抗冻型冷补沥青混合料的配方．依据云贵川等地山区的气候特点，研究了-5～5℃冻融循环下冷补沥青混合料的抗冻性能．结果表明：以SBS改性沥青掺制的冷补沥青混合料初始马歇尔稳定度、黏聚性较以基质沥青掺制的冷补沥青混合料优异，即SBS改性沥青较适合作为冷补沥青的基体材料；随煤油掺量（质量分数）和添加剂外掺掺量（质量分数）的增加，冷补沥青的黏度显著下降，冷补沥青混合料初始马歇尔稳定度和黏聚性变差．推荐冷补沥青混合料的配方为：SBS改性沥青70％（质量分数）、煤油30％、添加剂外掺2％，集料级配采用AC一13中值．在此配比条件下，冷补沥青混合料抗冻性能优异．

水性环氧-乳化沥青及其混合料性能研究

针对目前冷补沥青混合料存在的黏结性较差、初期强度较低、耐久性不足等问题,采用水性环氧树脂对乳化沥青进行改性,并结合室内试验,对水性环氧改性乳化沥青及其混合料的路用性能进行研究:分析不同水性环氧掺量下乳化沥青的黏度、力学性能、流变性能,并确定水性环氧掺量;确定混合料的设计参数及最佳乳液用量,并测试混合料的高温、低温、水稳定性能。研究表明:水性环氧树脂掺量大于20%时,能显著提高乳化沥青的黏度、黏结强度、高温性能以及耐久性能;相比于同等条件下于的热拌沥青混合料,水性环氧-乳化沥青混合料具有较高的热稳定性、水稳定性,但低温抗弯拉应变较小,抗裂性较差。

溶剂型冷补沥青液研制及其沥青混合料路用性能研究

为研究冷补沥青混合料的路用性能和评价方法,弥补现行冷补料评价方法的不足,先采用正交试验设计法确定自行研制的溶剂型冷补沥青液的组成比例;然后分析提出冷补料的性能评价试验方法,并采用该法对新型冷补料和同类产品进行性能比较,最后进行工程验证。研究结果表明:研制的新型溶剂型冷补沥青混合料具有初始及成型强度高,黏聚性、水稳定性、高温稳定性好,低温及常温易拌合等优点;且提出的性能评价方法和技术要求能较好地反映冷补料的路用性能,同时满足建议技术要求的冷补料能对路面坑槽进行较好的修补。

溶剂型冷补沥青液的路用性能

为深入研究溶剂型冷补沥青液的路用性能,弥补评价方法的不足,首先提出了溶剂型冷补沥青液的性能评价方法,然后采用正交试验设计方法,研制了一种新型溶剂型冷补沥青液,提出了其建议技术要求,最后通过对比试验进行性能验证.结果表明:稀释剂、增黏剂是影响溶剂型冷补沥青液性能的主要因素;组成新型溶剂型冷补沥青液的最佳质量比例为m(基质沥青)∶m(稀释剂)∶m(增黏剂)∶m(表面活性剂)∶m(抗剥落剂)=100∶25∶2∶0.5∶0.6;提出的溶剂型冷补沥青液性能评价方法和建议技术要求能较好地反映其路用性能;新型溶剂型冷补沥青液能拌制出性能优良的冷补沥青混合料.

水性环氧-SBR低温型冷补沥青研发及其混合料性能

采用水性环氧组分和SBR胶乳对溶剂型冷补沥青复合改性,研发出一种低温型冷补沥青.探究水性环氧组分和SBR胶乳在稀释沥青中的分散性,基于正交试验,以60℃黏度、3 d质量损失率、储存前后黏度差、蒸馏残余物软化点和延度为指标,推荐了低温型冷补沥青各组分最佳掺量,并对研发的冷补料性能进行评价.结果表明:水性环氧组分、SBR胶乳在稀释沥青中均具有较好的分散性;确定水性环氧-SBR型冷补沥青掺量方案如下:选用SK90#基质沥青,稀释剂、增黏剂、抗剥落剂、水性环氧组分和SBR胶乳的掺量分别为26.0%,5.0%,0.5%,4.0%和2.0%;自研发冷补料成型稳定度、动稳定度和抗弯拉强度分别为普通冷补料的1.74,1.91和1.26倍,残留稳定度为89%.

水性环氧冷补沥青的性能与制备工艺

为克服常见冷补沥青的性能缺陷,改善冷补沥青混合料的坑槽填补效果,基于路面坑槽修补要求,提出了水性环氧冷补沥青(以下简称新型冷补沥青)的性能试验评价方法,并研究了环氧组分掺量、固化剂用量、制备时间和制备温度对新型冷补沥青性能的影响,分析了各因素对其黏度、黏附性、储存稳定性及残留物性质等的改善效果,提出了新型冷补沥青的最佳组成和制备工艺.结果表明:水性环氧组分能够显著改善新型冷补沥青的性能;综合考虑冷补材料的施工和易性、存储稳定性以及路用性能,水性环氧组分的掺量宜控制在1%～2%(质量分数),环氧树脂与固化剂的最佳质量比为3∶1,新型冷补沥青的制备温度为110～120℃,制备时间为30min(掺配前)+5min(掺配后).

冷补沥青的材料设计及其混合料性能研究

为研究溶剂型冷补沥青混合料的性能,以冷补液组成材料为变量,分别研究了冷补液的旋转黏度、黏附性与挥发性,提出了技术要求,并确定了其合成工艺和各组分的最佳掺量;然后对比研究了两种级配冷补料的强度,分别研究了矿粉和稀释剂掺量对冷补料的施工和易性与强度的影响规律;最后验证了经验公式预估沥青用量的有效性,并确定了最佳有效沥青用量.结果表明,稀释剂对冷补液的黏度影响最大,各组分掺量与冷补液黏度具有较好的数学关系,抗剥落剂与树脂能够有效提高冷补液黏附性与沥青膜厚度,但过高掺量不利于拌和;研发的新型冷补液各组分质量比为基质沥青∶柴油∶N1∶K2=100∶24∶5∶0.5,冷补料的级配采用LP-10,有效沥青用量为6%,矿粉用量为4%,以此制备的冷补料具有优良的初始强度、成型强度,以及低温施工和易性.

冷补沥青混合料的制备及其性能

以柴油、大豆油、自制冷补剂以及基质沥青为原料制备了冷补沥青液,并将其与集料拌和得到了冷补沥青混合料.重点研究了冷补剂用量对冷补沥青液60℃粘度和冷补沥青混合料稳定度的影响以及考察了冷补沥青混合料的粘聚性、抗水剥落性以及低温工作度和抗冻性,并将所制备的沥青混合料与使用市售国产和进口冷补剂制得的混合料进行了性能对比.结果表明:含5%冷补剂的冷补沥青混合料的初始稳定度和成型稳定度分别为3.88kN和6.14kN,试样保留率为93%,沥青裹覆率达99%,低温拌和方便,使用性能好.

冷补沥青混合料疲劳性能简化试验

目的提出评价冷补沥青混合料疲劳性能的简化试验方法,从而快捷地评价材料质量.方法根据美国材料试验协会的标准对冷补沥青混合料的疲劳性能进行研究,应用动态圆锥贯入仪获得贯入指数;通过多元线性回归软件(SPSS)建立预估冷补沥青混合料疲劳次数和疲劳试验中所施加的应力的预测模型;为了检验模型的准确性,将其他两种冷补沥青混合料的试验参数与模型中的进行分析对比.结果冷补沥青混合料的疲劳寿命与贯入指数呈现正相关关系(R2=0.889);疲劳试验施加的应力的数学倒数与贯入指数呈现负相关关系(R2=0.808).结论笔者提出的简化试验方法可通过贯入指数简便地预测冷补沥青混合料的疲劳性能,为优选材料提供技术支持.

冷补沥青混合料强度研究

目前对沥青混凝土路面坑槽、裂缝等病害的修补多采用热拌沥青混合料的形式,温度要求较高。冷补沥青混合料可以在较低的温度下施工,具有高效、节能、快速、及时等优点,可满足路面坑槽修补的需要。根据冷补沥青材料的技术特点,分析混合料强度形成的机理,通过初始强度试验和成型强度试验对混合料的强度进行研究并提出建议。

无机填料对冷补沥青混合料强度的影响

以水泥作为填料添加到自制冷补沥青和集料中配制了冷补沥青混合料.通过测试其初始稳定度和成型稳定度研究不同水泥用量对冷补沥青混合料强度的影响;确定最佳水泥用量后,分别以粉煤灰、硅灰、混合填料(水泥-粉煤灰,水泥-硅灰)替代水泥,比较不同类型无机填料对冷补沥青混合料强度的影响.结果表明:水泥最佳用量为3%,硅灰对冷补沥青混合料强度的提高较为显著,混合填料对冷补沥青混合料强度的提高效果较差.不同类型无机填料对冷补沥青混合料初始强度的影响差别较小,最大相差为17.2%,对成型强度的影响差别较大,最大相差达67.9%.

冷补沥青与集料黏附性定量评价方法研究

针对冷补沥青混合料缺少黏附性定量分析,且水煮法定性分析不足的问题,笔者利用冷补料冻融循环的方法,以冻融前后的沥青裹附率比值为评价指标,对冷补料的黏附性进行了定量评价研究。研究结果表明:笔者提出的黏附性评价指标在很大程度上与规范法黏附性等级评定标准有很好的符合性,为冷补液的选取提供了依据;笔者采用的J、K、L三种冷补料,能够提高冷补液与集料之间的黏附性能,且黏附性能依次为:J类>K类>L类;笔者采用裹附率比值P作为定量评价指标,大大增加了试验结果的客观性,为冷补液的选取提供了依据。

溶剂型冷补沥青的开发及性能评价

针对溶剂型冷补沥青性能不足及其技术指标评价方法不完善的问题,本文优选冷补沥青的材料组成,通过试验确定了冷补沥青的最佳制备工艺。采用正交试验设计方法研制一种性能优良的溶剂型冷补沥青,并对冷补沥青的性能评价方法进行了优化,通过对比试验对其路用性能进行了验证。研究结果表明,研发的溶剂型冷补沥青最佳配合比为m(基质沥青)∶m(稀释剂)∶m(增黏剂)∶m(表面活性剂)∶m(补强剂)∶m(抗剥落剂)=100∶(20~25)∶4∶1∶5∶0.2。确定了溶剂型冷补沥青的最佳制备工艺,在110℃热熔融沥青中加入定量稀释剂,用高速剪切机搅拌10 min,其次加入定量增黏剂、补强剂和表面活性剂的混合物,持续搅拌10 min,最后加入定量抗剥落剂搅拌10 min。综合考虑各因素,经优化后的性能评价方法能较好地反映冷补沥青的路用性能。基于正交试验设计方法和最佳制备工艺制备的溶剂型冷补沥青性能优于选择的成品冷补沥青,并且能够拌制出性能优良的混合料。