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自迁移水性聚氨酯乳化沥青粘层的制备及性能研究

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应用化工 2023年第7期52卷 1996-1999页

作者：王鹏秦永春王杰曾蔚张艳鸽黄伟交通运输部公路科学研究院北京100088 道路结构与材料交通运输行业重点实验室北京100088

为了解决沥青路面粘层粘轮问题,将水性聚氨酯乳液掺加到乳化沥青中,制备出一种具有自迁移效果的聚氨酯乳化沥青(PUEA)粘层。通过对不同水性聚氨酯乳液掺量的PUEA粘层不粘轮效果分析,水性聚氨酯乳液最佳掺量为3%,且PUEA-3(掺量3%)粘层在7... 详细信息

为了解决沥青路面粘层粘轮问题,将水性聚氨酯乳液掺加到乳化沥青中,制备出一种具有自迁移效果的聚氨酯乳化沥青(PUEA)粘层。通过对不同水性聚氨酯乳液掺量的PUEA粘层不粘轮效果分析,水性聚氨酯乳液最佳掺量为3%,且PUEA-3(掺量3%)粘层在70℃具有优异的不粘轮效果。另外,通过红外光谱、接触角和电子显微镜分析得出,PUEA粘层上表面聚氨酯含量高于下表面层,PUEA粘层在成型过程中聚氨酯自主迁移至粘层表面。通过将水性聚氨酯乳液用于沥青路面粘层,使得掺加少量水性聚氨酯乳液,粘层具有优异的不粘轮效果。自迁移效果的PUEA粘层在公路沥青路面新建和养护中具有重要的应用价值。

关键词：聚氨酯乳化沥青粘层自迁移沥青路面

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乳化橡胶沥青的制备及其性能研究

乳化橡胶沥青的制备及其性能研究

作者：宋晓庆山东建筑大学

学位级别：硕士

随着废旧轮胎产量的剧增,由废旧轮胎所带来的环境压力和橡胶资源的浪费越来越被重视,因此实现废旧轮胎的资源化回收利用成为了当前的重要任务和科研目标。在道路行业,将废旧轮胎加工成橡胶颗粒并作为改性剂加入沥青中制备橡胶沥青,成为... 详细信息

随着废旧轮胎产量的剧增,由废旧轮胎所带来的环境压力和橡胶资源的浪费越来越被重视,因此实现废旧轮胎的资源化回收利用成为了当前的重要任务和科研目标。在道路行业,将废旧轮胎加工成橡胶颗粒并作为改性剂加入沥青中制备橡胶沥青,成为了废旧轮胎有效的利用途径。但橡胶沥青又因其使用时温度高、有害气体排放量大等问题,应用受到了一定的限制。为了进一步扩大橡胶沥青的应用,研究者们将其制备成乳化橡胶沥青应用于道路工程建设中,解决了其使用时温度高、有害气体排放等的问题。但由于橡胶沥青中胶粉的存在,橡胶沥青乳化的难度较大,为此研究者大多采用降低胶粉掺量的方式实现乳化。现有方式制备的乳化橡胶沥青胶粉掺量仅占基质沥青质量的4%～6%,胶粉利用率较低,无法实现废旧轮胎的大规模利用。为解决这一问题,本文通过制备适于乳化的橡胶沥青,而后通过对其乳化工艺的考察和优选,制备出了胶粉掺量大、性能优异的乳化橡胶沥青。本文首先在现有的橡胶沥青制备工艺的基础上通过优化制备条件开发了一种适宜乳化的橡胶沥青并对其制备工艺进行了考察,探讨了不同胶粉掺量、不同剪切时间、不同剪切温度的橡胶沥青三大指标和粘度的变化趋势,并对乳化橡胶沥青进行了初探,以求确定乳化用橡胶沥青的制备工艺。研究结果表明:随着胶粉掺量的增加橡胶沥青的针入度、软化点、延度、粘度均呈现逐渐升高的趋势;随着剪切时间的增加橡胶沥青的针入度、延度呈现逐渐升高的趋势,软化点、粘度呈现出逐渐降低的趋势;随着剪切温度的升高,橡胶沥青的针入度、延度均呈现出先升高后降低的趋势,软化点、粘度呈现出先降低后升高的趋势;通过对乳化橡胶沥青的初探,确定了适于乳化的橡胶沥青的制备工艺为胶粉掺量10%或15%、剪切时间6h、剪切温度200℃。以自制的乳化用橡胶沥青为原材料,对乳化橡胶沥青的制备工艺和性能影响因素进行了考察,通过贮存稳定性试验、平均粒径试验和粘度试验优选出了实验室乳化橡胶沥青的制备工艺。研究结果表明:随着乳化剂掺量的增加乳化橡胶沥青的贮存稳定性和粘度逐渐增加,平均粒径逐渐减小;随着稳定剂掺量的增加乳化橡胶沥青的贮存稳定性和粘度逐渐增加;随着p H值的增加乳化橡胶沥青的贮存稳定性和粘度逐渐增加;随着胶粉掺量的增加乳化橡胶沥青的贮存稳定性逐渐降低。10%胶粉掺掺量的乳化橡胶沥青实验室最优制备工艺为:乳化剂掺量2.5%,稳定剂掺量0.1%,皂液p H值12;15%胶粉掺掺量的乳化橡胶沥青实验室最优制备工艺为:乳化剂掺量3%,稳定剂掺量0.1%,皂液p H值12。对乳化橡胶沥青的蒸发残留物常规性能和流变性能进行了研究,探究了乳化前后橡胶沥青的性能变化,研究结果表明:随着乳化剂掺量的增加,乳化橡胶沥青残留物的针入度、软化点和粘度变化不大,延度逐渐增加,且相比于橡胶沥青原样,其乳化后蒸发残留物的高温性能提高,但其温度敏感性和低温性能降低。对乳化橡胶沥青的干燥成膜性能进行了研究,考察了不同乳化剂掺量、不同稳定剂掺量、不同皂液p H值对沥青乳液干燥过程的影响,研究结果表明:随着乳化剂掺量和稳定剂掺量的增加,沥青乳液的φ和φ值逐渐增加即乳液能够干燥程度逐渐增加,皂液p H值对其影响不大。除此之外,与10%胶粉掺量的乳化橡胶沥青相比,15%胶粉掺量的乳化橡胶沥青具有更大的φ和φ值,以及更小的t和t,即相同条件下,15%胶粉掺量的乳化橡胶沥青能够干燥至更加稠密的状态。将乳化橡胶沥青用于层间粘结剂,考察了乳化橡胶沥青的洒布量对拉拔强度的影响。研究结果表明:随着洒布量的增加,乳化橡胶沥青的拉拔强度呈现先增加后降低的趋势。其中,乳化橡胶沥青-10%的最佳洒布量为0.8L/m,乳化橡胶沥青-15%的最佳洒布量为1.2L/m。采用45°斜剪试验和拉拔试验,对乳化橡胶沥青的路用性能进行了考察,并与SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青进行了对比。研究结果表明:相同温度条件下,四种粘层材料的抗剪强度和拉拔强度大小为乳化橡胶沥青-15%>SBS改性乳化沥青>乳化橡胶沥青-10%>普通乳化沥青。对于四种粘结材料,其抗剪强度和拉拔强度受温度影响较大,随着温度的升高而逐渐降低,60℃和40℃粘层材料的拉拔强度仅为25℃条件下35%和15%,60℃和40℃粘层材料的抗剪强度仅为25℃条件下50%和30%。

关键词：胶粉橡胶沥青贮存稳定性粘层拉拔强度

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环氧乳化沥青粘层剪切疲劳性能

江苏大学学报（自然科学版） 2016年第3期37卷 342-346页

作者：常艳婷陈忠达张震牛小虎长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064 许昌华杰公路勘察设计有限责任公司河南许昌461000

采用应力控制方式、半矢正弦波荷载波形、10 Hz加载频率和取值为0.1的循环特征值,以剪切断裂为疲劳破坏标准,在60℃恒温条件下,以0.2~0.7的应力水平在MTS810材料试验机上进行45°斜剪疲劳试验,对最佳配方和最佳洒布量的沥青路面及桥面... 详细信息

采用应力控制方式、半矢正弦波荷载波形、10 Hz加载频率和取值为0.1的循环特征值,以剪切断裂为疲劳破坏标准,在60℃恒温条件下,以0.2~0.7的应力水平在MTS810材料试验机上进行45°斜剪疲劳试验,对最佳配方和最佳洒布量的沥青路面及桥面沥青铺装层环氧乳化沥青粘层的剪切疲劳性能进行了研究,建立了剪切疲劳寿命回归方程.结果表明：应力水平对疲劳寿命有较显著的影响,60℃高温条件下,当应力水平由0.2增加到0.7时,沥青路面及桥面铺装环氧乳化沥青粘层的疲劳寿命降幅分别为97.4%和99.3%;建立的疲劳寿命对数与剪应力回归方程有较高的精度,且桥面铺装结构剪切疲劳寿命较沥青路面对剪切应力更为敏感.

关键词：剪切疲劳性能粘层环氧乳化沥青沥青路面桥面铺装

水性环氧树脂改性乳化沥青粘层抗剪性能的检验

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江苏大学学报（自然科学版） 2017年第2期38卷 224-229页

作者：常艳婷陈忠达牛小虎周子刚长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064 许昌华杰公路勘察设计有限公司河南许昌461000 上海市政工程设计院兰州分院甘肃兰州730030

针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔-库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5... 详细信息

针对沥青路面因层间黏结性能不足而导致路面结构出现推移、拥包等病害现象,研究环氧乳化沥青粘层在不同环氧乳化沥青洒布量、不同试验温度和不同正应力条件下的抗剪强度,运用摩尔-库伦原理得到黏结力和内摩阻角.借助Ansys有限元软件对5种代表性路面结构进行层间剪应力计算,根据计算所得层间最大剪应力和抗剪强度,对环氧乳化沥青粘层进行抗剪疲劳性能和抗剪极限性能检验.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,且在60℃高温条件下,环氧乳化沥青粘层的最佳洒布量为0.8 kg·m^(-2);当洒布量和正应力相同时,由于黏结力的减小,抗剪强度随温度升高而逐渐减小;5种路面结构在100 k N和200 k N荷载作用下,层间最大剪应力分别小于容许剪应力和抗剪强度,沥青面层不会产生剪切疲劳破坏及高温重载作用下的极限剪切破坏.

关键词：沥青路面抗剪性能水性环氧树脂粘层剪切疲劳破坏

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南方地区改性乳化沥青粘层油技术指标研究

交通节能与环保 2023年第3期19卷 170-175页

作者：姜雪亮福建省高速公路集团有限公司福建福州350001

为研究适用于南方高温多雨地区的改性乳化沥青粘层油技术指标,采用自制层间材料剪切试验仪和拉拔试验仪,测试改性乳化沥青粘层油剪切强度、拉拔强度与沥青基本性能间的相关性,并提出南方地区改性乳化沥青粘层油技术指标范围。结果表明:... 详细信息

为研究适用于南方高温多雨地区的改性乳化沥青粘层油技术指标,采用自制层间材料剪切试验仪和拉拔试验仪,测试改性乳化沥青粘层油剪切强度、拉拔强度与沥青基本性能间的相关性,并提出南方地区改性乳化沥青粘层油技术指标范围。结果表明:改性乳化沥青软化点与60℃时剪切、拉拔强度呈正相关;25℃针入度与25℃时拉拔强度呈负相关,与25℃时剪切强度不相关;5℃延度与低温拉拔强度呈正相关;25℃弹性恢复率与车辙原板、轮碾板的25℃拉拔强度呈强正相关;60℃动力粘度与25℃、60℃时剪切强度呈强正相关;25℃韧性、粘韧性与拉拔强度具呈正相关,与剪切强度不相关。因此,建议调整软化点指标为≥55℃,25℃针入度指标为40~100dmm,5℃延度指标为≥30cm;同时建议新增指标,25℃弹性恢复率≥50%,60℃动力粘度≥500Pa·s,25℃韧性、粘韧性作为报告指标。

关键词：改性乳化沥青粘层技术指标剪切强度拉拔强度

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沥青路面层间材料路用性能及影响因素研究

山东交通科技 2022年第5期 58-60,71页

作者：郭晓春季正军高祥起隋修斌石梦山东高速宁梁高速公路有限公司山东泰安271000 山东高速泰安发展有限公司山东泰安271000 山东省交通科学研究院山东济南250031 历城区通达市政工程处山东济南250100

借助基于MTS试验机的剪切试验夹具对沥青面层与半刚性基层之间的透层、各沥青面层之间的粘层进行层剪试验研究。通过设定试验温度、竖向荷载、层间粘结材料及用量等多个参数,制定了不同的试验方案,得出不同参数对层间抗剪强度的影响规律... 详细信息

借助基于MTS试验机的剪切试验夹具对沥青面层与半刚性基层之间的透层、各沥青面层之间的粘层进行层剪试验研究。通过设定试验温度、竖向荷载、层间粘结材料及用量等多个参数,制定了不同的试验方案,得出不同参数对层间抗剪强度的影响规律,明确了影响层间粘结的因素及变化规律。

关键词：透层粘层剪切试验层间粘结抗剪强度

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粘层状况对沥青路面层间剪切疲劳性能的影响

公路交通科技 2012年第10期29卷 11-15页

作者：刘丽郝培文徐金枝西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064

以沥青路面层间剪切疲劳性能为研究对象,采用乳化沥青、改性乳化沥青和热沥青3种粘层材料,通过自行研制的剪切夹具对双层沥青混凝土(AC+AC)复合试件进行层间剪切疲劳试验,研究有无粘层油、粘层材料种类和层间污染对路面层间剪切疲劳性... 详细信息

以沥青路面层间剪切疲劳性能为研究对象,采用乳化沥青、改性乳化沥青和热沥青3种粘层材料,通过自行研制的剪切夹具对双层沥青混凝土(AC+AC)复合试件进行层间剪切疲劳试验,研究有无粘层油、粘层材料种类和层间污染对路面层间剪切疲劳性能的影响。通过试验分析,得出如下结论:喷洒粘层油会显著提高沥青路面层间的剪切疲劳寿命,层间污染会使路面层间疲劳寿命明显下降,剪切疲劳寿命对应力比变化十分敏感。若想减少沥青路面层间损坏,一方面应喷洒粘层油并减少层间污染,以加强面层层间的粘结,提高层间抗剪切性能,另一方面应严格限制超载车辆的通行,以降低层间剪应力水平。

关键词：道路工程沥青路面粘层剪切疲劳性能层间状况

不粘轮乳化沥青粘层在高速公路养护工程中应用评价

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材料科学 2020年第4期10卷 304-311页

作者：李昌辉赵凯刘相云孙强李夏山东高速股份有限公司山东济南东营市公路事业发展中心山东济南山东省交通科学研究院山东济南

本文以抗剪强度和抗拉强度作为沥青路面层间粘结状态的评价指标,分析不同乳化沥青对沥青路面层间粘结状态的影响,通过在高速公路养护工程中实际应用,验证了高性能不粘轮乳化沥青的使用性能,并进行了社会和经济效益的分析。结果表明:高... 详细信息

本文以抗剪强度和抗拉强度作为沥青路面层间粘结状态的评价指标,分析不同乳化沥青对沥青路面层间粘结状态的影响,通过在高速公路养护工程中实际应用,验证了高性能不粘轮乳化沥青的使用性能,并进行了社会和经济效益的分析。结果表明:高性能不粘轮乳化沥青的层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青;高性能不粘轮乳化沥青在起到不粘轮效果的同时,可提供很高的路面结构层间粘结力;高性能不粘轮乳化沥青在新铺路面上的粘结效果比铣刨路面好;高性能不粘轮乳化沥青具有很好的经济效益和社会效益,推广应用前景广阔。

关键词：乳化沥青粘层养护工程不粘轮附着力拉拔强度

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基于层间剪切的沥青路面粘层力学性能研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2013年第4期37卷 775-779页

作者：朱俊雷茂锦张航朱耀庭江西省交通科学研究院南昌330038 武汉理工大学交通学院武汉430063

为了研究沥青路面粘层材料的力学性能,开展了层间剪切试验.室内制作了马歇尔试件,采用自主开发的直剪仪对试件的结合面进行了多种条件下的直剪试验,分析了层间抗剪强度与粘层材料及用量的关系,通过线性回归得到了50℃层间抗剪强度莫尔-... 详细信息

为了研究沥青路面粘层材料的力学性能,开展了层间剪切试验.室内制作了马歇尔试件,采用自主开发的直剪仪对试件的结合面进行了多种条件下的直剪试验,分析了层间抗剪强度与粘层材料及用量的关系,通过线性回归得到了50℃层间抗剪强度莫尔-库伦理论拟合图及对应的c,φ参数值.研究结果表明:作为路面粘层材料,SBS改性乳化沥青性能优于普通乳化沥青,最佳用量为0.4kg/m2,加入3%水泥的SBS改性乳化沥青粘层材料浸水强度提高近20%.

关键词：沥青路面剪切试验粘层抗剪强度