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水性环氧复合改性乳化沥青性能及机理研究
| 论文题名： | 水性环氧复合改性乳化沥青性能及机理研究 |
| 关键词： | 水性环氧;增韧;复合改性;声发射;增强机理 |
| 摘要： | 水性环氧(Waterborneepoxyresin，简称WER)改性乳化沥青作为一种常温液态沥青，能够满足环保、快速施工等需求，并且表现出良好的路用性能。但目前WER改性乳化沥青存在脆性较大导致低温性能不足、固化时间长导致早期强度低等问题。本文优选增韧剂与WER复合改性乳化沥青，复合增韧改善乳化沥青的低温性能。针对固化时间长的问题，引入2,4,6-三(二甲胺基甲基)酚(简称DMP-30)作为促进剂降低WER的活化能，提升WER固化速度，提升混合料的早期强度。本文通过多尺度表征复合改性的增强效果，具体研究内容和结果如下： （1）WER改性乳化沥青主要依靠WER的物理改性，因此环氧体系的力学性能至关重要。从四种固化剂中优选三乙烯四胺作为固化剂，其固化产物拉伸强度为17.8MPa，涂膜固化时间为31min，断裂延伸率为8.6%。对比水性聚氨酯(Waterbornepolyurethane，简称WPU)与nmSiO2(简称NS)对WER的增韧效果，10%掺量的WPU增韧WER后断裂伸长率提升至21.3%，且微观形貌上可见，WPU增韧后微应变明显大于NS，WPU增韧效果更佳，且热稳定性方面WPU优于NS改性，最终优选WPU为复合增韧材料。 （2）本文复合改性材料均为水性体系，主要成分确定为环氧树脂-聚氨酯-促进剂（Epoxyresin-Polyurethane-DMP30，简称EPD）。根据Box-Behnken理论设计响应面试验，最终确定EPD复合改性各组分掺量为10%WER、6%WPU、3%DMP-30。测力延度试验中WER改性试件的韧性比RT/V为1.3%，经EPD复合改性后提升至10.5%，改性乳化沥青的低温性能显著提升。红外光谱试验中EPD复合改性后乳化沥青无新特征峰出现，表明EPD改性方式为物理改性。 （3）通过室内试验验证EPD复合改性乳化沥青混合料的路用性能：EPD复合改性后的初始马歇尔强度为4.63kN，相较WER改性马歇尔强度提升12%；在低温小梁弯曲试验中，EPD复合改性最大弯拉应变为2478με，比WER改性最大弯拉应变提升约73%；EPD复合改性残留稳定度为89%，水稳定性比WER高6%。 （4）通过声发射监测SCB半圆弯曲试验，以基质乳化沥青做对照组，发现在SCB试件断裂破坏的过程中，EPD改性乳化沥青试件的声发射振铃信号、能量累积远高于基质乳化沥青试件，表明EPD形成的三维网状结构能有效协同乳化沥青抵抗荷载。在煤油溶解混合料表面多余的乳化沥青后，EPD仍能够稳固粘接石料，SEM图可见EPD在乳化沥青中形成的三维网状结构起到锚固、桥接、三维裹附的作用，能显著提升混合料的稳定性与力学性能。 |
| 作者： | 申祖桢 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 何兆益 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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