基于响应曲面法的WER-SBR复合改性乳化沥青性能研究

为了定量分析水性环氧树脂(WER)和丁苯橡胶乳液(SBR)对乳化沥青性能的影响,并优化其配合比设计。基于响应曲面法设计了三因素三水平正交试验并以WER掺量、SBR掺量及固化温度为试验变量,以三大指标、车辙因子以及S/m值作为响应指标,利用Box-Behnken模型进行WER-SBR复合改性乳化沥青试验设计,并对试验结果进行回归分析。结果表明:WER能显著提高乳化沥青的高温性能,而低温性能的改善主要得益于SBR的低温柔韧性,固化温度对各响应指标的影响均呈现先增加后减小的变化趋势;当WER掺量为16%,SBR掺量为4%,固化温度为70℃时综合性能最优,其三大指标均满足规范值,高低温性能均优于单一改性乳化沥青和基质乳化沥青;实际试验值与预测值误差均不超过1%,表明改性剂掺量及固化条件可以利用响应曲面法进行设计、优化、预测,且结果具有一定的可靠度。

水性环氧-SBR乳化沥青微表处混合料路用性能研究

以水性环氧树脂(WER)和丁苯(SBR)胶乳为乳化沥青改性剂,制备水性环氧-SBR乳化沥青(WESEA),采用蒸发残留物三大指标、旋转黏度、水煮法、湿轮磨耗试验、冻融循环试验、轮辙变形试验,探究水性环氧掺量对WESEA胶结料及其微表处混合料路用性能的影响。结果表明:WESEA胶结料高温性能、黏度与黏附性均随着水性环氧掺量增加而提升;当水性环氧掺量为10%时,WESEA微表处混合料1h湿轮磨耗值、6d湿轮磨耗值分别较SBR改性乳化沥青微表处混合料降低50.2%、44.0%,宽度变形率降低了41.8%;WESEA微表处混合料的耐磨性、抗水损能力以及抗车辙性能均优于SBR改性乳化沥青微表处混合料。

水性环氧树脂修复材料路用性能研究

为提高路面坑槽修复材料早期强度和稳定性,本文提出了一种冷拌冷铺型水性环氧树脂基(EAC)复合快速修复材料,通过劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验及浸水马歇尔试验评价了EAC材料的路用性能。结果表明:相对于传统热拌沥青混合料,EAC材料耐高温性能及水稳定性得到了较大的提升,但低温性能略差;与冷再生修复材料相比,EAC材料的力学性质及适用性有所提升。

常温水性聚氨酯改性乳化沥青制备工艺

为优化常温条件下水性聚氨酯改性乳化沥青制备工艺,本文采用水性聚氨酯作为改性剂,探究剪切时间、剪切速度对水性聚氨酯改性乳化沥青性能的影响。利用单因素法测定不同制备参数条件下的蒸发残留物的三大性能指标,分析不同因素对沥青性能的影响,确定最佳制备工艺流程及参数。结果表明,水性聚氨酯在常温条件下能有效提高基质沥青性能,且制备条件简单,可作为一种新型路面材料应用到道路建设过程中。

水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青制备及其路用性能研究

为了解决沥青路面施工中黏层黏轮和服役中层间黏结不足的问题,制备了一种具有自迁移功能的水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青。通过针入度、软化点及不黏轮效果等实验评价了不黏轮乳化沥青路用性能,研究了水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青黏层微观形貌和流变特性。研究结果表明:水性聚氨酯改性剂在乳化沥青黏层养生过程中自主迁移至黏层表面;水性聚氨酯在不黏轮乳化沥青最佳掺量为3%;在35℃时,水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青黏层养生时间不大于30 min;水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青黏层在60℃时剪切强度大于1 MPa,在70℃时未发生黏轮现象,具有解决沥青路面施工中黏层黏轮和服役中层间黏结不足难题的潜力。水性聚氨酯改性不黏轮乳化沥青路用性能突出和施工过程环境友好,因此其有望在公路建设和养护工程中得到大规模应用,并可提高沥青路面服役寿命,助力公路交通高质量的发展。

水性环氧乳化沥青混合料二次成型及性能研究

为改善水性环氧乳化沥青混合料成型养护方法,提高混合料路用性能,提出了二次成型养护方法。通过三因素三水平正交试验,确定最佳的二次成型养护方法和养护时间,对二次成型和非二次成型的混合料试件进行浸水马歇尔试验、冻融劈裂实验、高温车辙试验、低温弯曲试验、构造深度测量和摆值测量。试验结果表明,经过二次成型养护,水性环氧乳化沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均有明显提高。抗滑性能相差不大,满足规范要求。路用性能得到明显提高。

生物基水性聚氨酯改性乳化沥青的制备及性能研究

为推动可再生资源及其低碳沥青材料的研究应用,以香草醛替代部分石油基多元醇制备了生物基水性聚氨酯(BWPU)及其改性乳化沥青(PUA)。采用核磁共振波谱、傅里叶红外光谱、分散与稳定性测试、力学拉伸以及态剪切流变试验(DSR),对生物基水性聚氨酯及其改性乳化沥青的性能进行了评价。结果表明,BWPU具有香草醛封端的预期结构和12.85 MPa的拉伸强度、2055%的断裂拉伸应变,其与基质沥青乳液混合前后均表现出良好的储存稳定性。此外,BWPU的加入使得改性乳化沥青蒸发残留物比基质乳化沥青蒸发残留物具有更高的复模量和更小的相位角,赋予了乳化沥青蒸发残留物优异的弹性性能。

高粘抗滑水性沥青防水涂料研究

通过试验研究了乳化沥青、聚合物乳液、增稠剂以及各组分配比对水性沥青防水涂料性能的影响,通过优选原料和配方,制备了高粘抗滑水性沥青防水涂料,其与基面和自粘聚合物改性沥青防水卷材的粘结强度大,满足(构)建筑物立面的防水要求。

水性环氧乳化沥青在道路养护工程中的研究进展

水性环氧乳化沥青作为一种新型的绿色环保道路工程养护材料,因其优异的粘结性和路用性能逐渐受到关注。近年来,针对水性环氧树脂的制备、水性环氧乳化沥青的开发及其在道路养护工程中的应用已取得了部分研究成果。基于此,梳理对比了水性环氧树脂体系及水性环氧乳化沥青研究现状及其制备方法,阐述分析了水性环氧乳化沥青及其混合料的路用性能,调查总结了水性环氧乳化沥青在道路养护工程中的应用情况,为进一步推广水性环氧乳化沥青奠定了基础。

水性环氧树脂改性乳化沥青的制备及性能表征研究

为改善乳化沥青抗剥落性能差、粘结性能低和强度低等问题,利用水性环氧树脂(Waterborne Epoxy Resin,WER)的优良性能制备水性环氧改性乳化沥青(Waterborne Epoxy Modified Emulsified Asphalt,WEREA)。通过拉伸强度和断裂伸长率优选固化剂掺量,制备性能良好的WER;以不同WER剂量对乳化沥青进行改性,最后通过拉伸试验、水煮实验、蒸发残留物三大指标,拉拔试验、层间抗剪等室内实验对WEREA的相关性能进行表征,确定其最优掺量。结果表明:固化剂掺量为环氧树脂总量的45%左右时,具有良好的拉伸强度和断裂伸长率,而WER掺量为乳化沥青的15%时改性沥青综合性能最优;针入度和延度随WER的增加而逐渐降低,软化点却与之相反,高于15%以后其粘附等级为5;常温和高温条件下相同掺量的WER改性效果均高于高粘SBS,且当WER掺量为15%时其改性效果趋于平缓,此外层间抗剪强度随WER的增加而逐渐增加,常温抗剪强度显著高于高温环境下的抗剪强度。

水性环氧乳液的制备与MS-2型微表处性能

以环氧树脂E51和聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)为原料,通过相反转法制备水性环氧乳液,通过探究PEG相对分子质量和乳化剂用量对乳液的黏度、粒径以及稳定性的影响,筛选出综合性能最佳的水性环氧乳液,并分析该乳液固化后水性环氧树脂(waterborne epoxy resin,WER)的热稳定性、微观结构。使用荧光显微镜探究水性环氧树脂与乳化沥青的相容性,并得出最佳的水性环氧树脂质量掺量。在此基础上制备MS-2型水性环氧树脂改性乳化沥青微表处,考察不同水性环氧树脂改性乳化沥青制备方法、不同固化剂种类对微表处混合料施工性能和路用性能的影响,并分析自制乳液和市售乳液的性价比及对应微表处性能的性价比。结果表明,当PEG相对分子质量为6 000、乳化剂质量掺量为20%时得到的水性环氧乳液综合性能最佳,对应的水性环氧树脂具备优异的热稳定性和良好的微观结构。水性环氧树脂质量掺量为6%时得到的水性环氧树脂改性乳化沥青相容性最好。最佳的水性环氧树脂改性乳化沥青制备方法是水性环氧乳液与乳化沥青混合后再加入水性环氧固化剂;相较于基础胺类固化剂,水性环氧固化剂制备的微表处具有更加优异的综合性能。自制水性环氧乳液性价比高于市售乳液,具备较好的应用价值。

路用水性环氧改性乳化沥青组成优化及耐久性能评价

为提升改性乳化沥青在道路领域的使用品质和耐久性,制备了多种水性环氧改性乳化沥青,基于拉伸性能优化了改性乳化沥青配比,研究了水性环氧改性乳化沥青的黏附性能、黏度、干燥时间、相容性和粘结性能,分析了水性环氧改性乳化沥青粘结性能与其拉伸性能、黏附性能的关联性,采用湿热老化、冻融循环和氙灯光照老化等方式模拟复杂气候条件对水性环氧改性乳化沥青的破坏作用,以经老化处理后的残留拉伸、黏附和粘结性能及处理前后各项性能的变化率作为评价指标,基于熵权的理想点法综合评价了水性环氧改性乳化沥青的耐久性能。结果表明:水性环氧树脂能够有效提升乳化沥青的拉伸强度和黏附性能,水性环氧改性乳化沥青具备较好的流动性和适宜的干燥时间,且水性环氧树脂与乳化沥青具有较好的相容性,建议水性环氧树脂掺量为15%~25%(质量分数,下同)。水性环氧改性乳化沥青的粘结性能与其力学强度和黏附性能具有较强的关联性。水性环氧改性乳化沥青经湿热老化、冻融循环或氙灯光照老化处理后拉伸、黏附和粘结等性能保持率为84%~92%,聚氨酯改性后的水性环氧改性乳化沥青表现出更好的耐久性能,聚氨酯改性双酚A型E-51水性环氧改性乳化沥青的综合耐久性能最佳。

水性环氧乳化沥青残留物的老化性能

为了研究热氧老化与光氧老化对水性环氧乳化沥青残留物的影响,通过动态剪切流变仪、傅里叶红外光谱、荧光显微镜评价了老化前后不同环氧树脂掺量的乳化沥青残留物的流变性能、化学结构与微观形貌的变化。结果表明:相同老化条件下随着环氧树脂含量的增加,乳化沥青蒸发残留物的复数模量老化指数逐渐减小,相位角老化指数逐渐增大;相同环氧树脂掺量下,同种沥青在热氧老化中的复数模量老化指数大于光氧老化中的复数模量老化指数,而相位角出现相反的趋势;热氧老化后,不掺环氧树脂的乳化沥青蒸发残留物的亚砜基指数变化量约为15%环氧掺量的乳化沥青蒸发残留物的8倍,光氧老化后,前者的亚砜基指数变化量约为后者的7倍;对比15%环氧树脂掺量乳化沥青蒸发残留物在热氧老化与光氧老化后的亚砜基指数变化量可以看出,热氧老化后的亚砜基指数为光氧老化后亚砜基指数的10倍,而对于不含环氧树脂的乳化沥青蒸发残留物,热氧老化后的亚砜基指数是光氧老化后的亚砜基指数的9倍;相较光氧老化,热氧老化更容易加深沥青的老化程度;环氧树脂形成的三维网状结构保护了部分沥青免受热氧与光氧老化的影响,环氧树脂含量越高,乳化沥青蒸发残留物抗老化性能越好。

水性环氧树脂(WER)-丁苯橡胶(SBR)复合改性乳化沥青韧性性能

为了研究水性环氧树脂(waterborne epoxy resin,WER)-丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber,SBR)复合改性乳化沥青(WER and SBR composite modified emulsified asphalt,WER-SCMEA)的韧性性能,选择改性剂WER和SBR对乳化沥青进行改性,通过低温拉伸性能和差示扫描量热试验对WER-SCMEA的韧性性能进行研究,并与SBR改性乳化沥青进行对比分析。结果表明:随着WER掺量的增加,WER-SCMEA的抗拉强度逐渐增大,断裂延伸率显著减小,但WER质量分数为10%的乳化沥青试件仍具有超过100%的断裂延伸率。沥青经过WER改性后,其玻璃化转变温度呈现先降后升的规律。当WER掺量高于8%时,其玻璃化转变温度上升到与基质沥青相当;继续增加WER掺量,玻璃化转变温度急剧上升;当WER掺量达到15%时,沥青的玻璃化转变温度仍小于所在地的最低服务温度。

SBR水性环氧树脂复合改性乳化沥青性能研究

文中将SBR与WER进行共混,通过先乳化后改性的工艺制备SBR-WER复合改性乳化沥青.采用针入度、延度、软化点、黏度、低温韧性、荧光显微镜等方法综合评价SBR的掺量和WER掺量对SBR-WER改性乳化沥青性能的影响.结果表明:在一定的掺配比例下,SBR的加入对SBR-WER复合改性乳化沥青的延度、黏度有所提升;观察低温弯曲裂缝发现,其低温韧性提高,并且对其高温性能和抗疲劳性能也起到一定的改善作用.荧光显微镜试验分析显示,当WER掺量为10%,SBR掺量为3%~4%时,复合改性乳化沥青内部分散形成交联网络结构,从而达到最佳的使用性能.

冷再生水性环氧树脂乳化沥青混合料路用性能研究

为分析水性环氧树脂对冷再生乳化沥青混合料路用性能的影响,基于正交试验设计法与沥青混合料路用性能试验,对水性环氧树脂效果进行研究。结果表明:冷再生水性环氧树脂乳化沥青的微观结构呈粗糙、孔隙较多的空间网格结构;水性环氧树脂能有效改善冷再生乳化沥青混合料强度、抵抗竖向变形性能及水稳定性能,有利于提高冷再生路面的RAP利用率;适量掺入水泥能改善冷再生乳化沥青混合料的力学性能与水稳定性能,但对冷再生乳化沥青混合料高温性能存在一定负面影响,建议水泥掺量为1.5%。

填料对水性环氧乳化沥青胶浆疲劳特性的影响

为研究不同填料种类和粉胶比对水性环氧乳化沥青(WEREA)胶浆疲劳特性的影响,通过动态剪切流变仪(DSR)中的应力-时间扫描模式测试了不同填料种类和不同掺量下的WEREA胶浆的疲劳特性。以Nf_(50)、N_(G)为指标对抗疲劳性能进行评价,并结合线性拟合方法分析了填料掺量、填料类型、应力水平和乳化沥青自身电荷种类对WEREA胶浆疲劳特性的影响;使用扫描电镜(SEM)对典型WEREA胶浆的微观结构进行观察,对疲劳性能试验结果进行验证和进一步分析。研究结果表明:填料掺量与胶浆疲劳寿命呈线性高度正相关;水泥比矿粉对胶浆疲劳寿命提升效果更好,在0.10 MPa应力条件下是矿粉的4倍以上,0.15 MPa应力条件下约为矿粉的1.9倍;电荷种类对WEREA胶浆的抗疲劳性能影响程度差异极小;微观结构下水泥-WEREA-胶浆褶皱较少,水泥水化产生的收缩应力是提高胶浆疲劳寿命的重要因素。

水性环氧树脂乳化沥青制备与粘结性能研究

根据不同水性环氧树脂与固化剂掺配比例制备水性环氧树脂乳化沥青,在高温与水波扰动复合作用下测试其黏附性,以探究在水环境下水性环氧树脂对乳化沥青粘结性能的影响,同时探究了水性环氧树脂乳化沥青延度(5℃)、软化点和动态剪切流变性能对其抗变形性能的影响。研究结果表明:随着水性环氧树脂掺量的增加,水性环氧树脂乳化沥青脱落率降低。根据动态剪切流变试验可知,水性环氧树脂乳化沥青蒸发残留物的复数剪切模量与车辙因子均随着水性环氧树脂掺量的增加而增大,表明当固化剂活泼氢当量相对于环氧体系过量时,会降低乳化沥青的粘结性能。水性环氧树脂的环氧值与固化剂活泼氢当量按比例增加,增强了水性环氧树脂乳化沥青在高温与水波扰动复合作用下的粘结性能。

水性环氧乳化沥青混合料试验及应用研究

为改善乳化沥青混合料温度稳定性,在其中掺入水性环氧树脂并进行了级配与配合比设计,对路用性能进行了试验与应用研究。试验结果表明:掺入一定量环氧树脂后,乳化沥青混合料的高温稳定性能显著提升,且显著优于SBS改性沥青混合料;低温抗裂、水稳定性能亦有较好提升,稍低于SBS改性沥青混合料;水性环氧树脂的最佳掺量建议取10%~15%。

填料对水性环氧乳化沥青胶浆高温性能的影响

为研究填料种类和粉胶比对水性环氧乳化沥青胶浆高温性能的影响,通过拉拔试验和动态剪切流变试验(DSR)确定了水性环氧树脂体系在改性乳化沥青中的合理掺量,并制备了不同填料种类和粉胶比的水性环氧乳化沥青胶浆。采用温度扫描、多应力下重复蠕变模式分析了沥青胶浆的复数模量(G^(*))、相位角(δ)、车辙因子(G^(*)/sinδ)、不可恢复蠕变柔量(J nr)和蠕变柔量差值变化率(J nr-diff)的变化规律;使用扫描电镜(SEM)对水性环氧乳化沥青和2种胶浆的微观结构进行观测,分析了沥青胶浆的高温流变特性及原理。研究结果表明:改性乳化沥青中水性环氧树脂体系的合理掺量为20%;水泥-水性环氧乳化沥青胶浆在不同温度和剪切应力作用下较矿粉-水性环氧乳化沥青胶浆具有更好的高温抗变形能力;2种胶浆的J nr与粉胶比表现出极好的相关性,且矿粉胶浆对粉胶比的敏感性更高;增大粉胶比均能提升这2种胶浆的高温性能,矿粉胶浆的粉胶比从0.3增至1.2的过程中高温稳定性持续提升,水泥胶浆的高温稳定性在粉胶比为0.9~1.2时存在极值;矿粉在沥青胶浆中表现出模量增强效应,水泥水化产物与沥青、水性环氧树脂固化产物在胶浆中形成致密结构。