熱固性環(huán)氧樹脂瀝青及瀝青混合料開發(fā)與性能研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，交通量迅速增加，車輛大型化和重載對瀝青路面的質(zhì)量提出了更高的要求，而且大跨徑橋梁的正交異性面板由于其受力和變形較為復(fù)雜，對其鋪裝層的路用性能要求也較高，采用一般的重交瀝青難以達(dá)到要求，越來越多的高等級路面和鋼橋面鋪裝采用了聚合物改性瀝青。常用的聚合物改性瀝青采用瀝青和熱塑性樹脂或橡膠進(jìn)行共混，將改性劑分散形成顆粒狀、絲狀、網(wǎng)絡(luò)狀等形式以實現(xiàn)對基質(zhì)瀝青加勁和增韌，這些分散形式在荷

2、載以及溫度等作用下很容易引發(fā)破壞，本文采用熱固性樹脂一環(huán)氧樹脂對瀝青進(jìn)行改性，以獲得一種不可逆的化學(xué)交聯(lián)的空間網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對瀝青加勁，可以有效地抵抗外力和溫度作用。 首先，本文依據(jù)熱固性環(huán)氧樹脂瀝青的開發(fā)技術(shù)要求，分析了不同種類的環(huán)氧樹脂特點，研究了路用性能、施工性能、儲存穩(wěn)定性等因素對固化劑選擇的影響。采用化學(xué)改性法實現(xiàn)了環(huán)氧樹脂體系柔性化，有效地防止在固化過程中由于收縮自應(yīng)力的影響而發(fā)生開裂，并采用增容劑方法，可以有效地降低混和

3、時候產(chǎn)生的相分，改善原材料之間的相容性。 研究了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青固化前體系的流變特性，分析了溫度對粘度的影響，建立了粘度與溫度的關(guān)系方程，提出了預(yù)測混和組分粘度的模型。建立固化進(jìn)程的體系流變模型，并進(jìn)行粘度增長預(yù)測，分析了促進(jìn)劑的含量對體系粘度增長的影響，根據(jù)施工過程中的溫度變化特點，提出了實際施工過程的體系粘度增長修正模型，建立了粘度技術(shù)指標(biāo)。 其次，本文建立了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青的彈性力學(xué)方程，通過蠕變實驗，研究了不

4、同溫度下熱固性環(huán)氧樹脂瀝青的蠕變特性，并根據(jù)時溫等效原理得到了粘彈性通用曲線，采用修正的廣義Maxwell模型，建立了粘彈性方程，分析了粘彈性曲線的特征及材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。根據(jù)橡膠彈性原理，對其彈性性能及粘彈性能影響因素進(jìn)行分析。此外，提出了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、拉伸強(qiáng)度和延伸率作為材料的力學(xué)性能指標(biāo)。 第三，通過馬歇爾、浸水馬歇爾、劈裂、低溫彎曲以及高溫車轍、收縮系數(shù)試驗研究了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青混合料的強(qiáng)度特征與抵抗荷載的變彤特

5、征，并通過與石料的剪切粘附性試驗，研究其混合料的強(qiáng)度機(jī)理。根據(jù)環(huán)氧樹脂的固化動力學(xué)原理，建立了強(qiáng)度增長方程，并對強(qiáng)度增長影響因素進(jìn)行分析。 第四，采用不同溫度下的小梁彎曲蠕變試驗，獲得松弛模量通用曲線與曲線族。并根據(jù)廣義Maxwell模型和修正的廣義Maxwell模型，建立熱固性環(huán)氧樹脂瀝青混合料的粘彈性方程，研究了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青混合料作為普通路面和鋼橋面鋪裝層的溫度應(yīng)力。依據(jù)細(xì)觀力學(xué)的理論，建立了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青瑪蹄脂的

6、粘彈性能預(yù)測方程。對于其混合料材料，采用隨機(jī)分布模型形成骨料的空間分布，并采用ANSYS6.1進(jìn)行不同骨料體分比與瑪蹄脂的模量的計算，得到了基于瑪蹄脂模量的混合料模量預(yù)測方程。 最后，本文根據(jù)熱固性環(huán)氧樹脂瀝青混合料的使用范圍，研究了疲勞試驗參數(shù)，針對鋼橋面鋪裝層的荷載作用時間進(jìn)行分析。通過室內(nèi)控制應(yīng)力的小梁彎曲疲勞試驗，建立了熱固性環(huán)氧樹脂瀝青混合料的疲勞方程。此外建立了基于能量的疲勞損傷方程，并運用該方法對疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測