原文传递
高速公路用环氧沥青材料的制备及其机理研究
| 论文题名： | 高速公路用环氧沥青材料的制备及其机理研究 |
| 关键词： | 废橡胶粉;环氧沥青材料;低温性能;改性机理;高速公路;制备方法 |
| 摘要： | 环氧沥青是一种不同于普通改性沥青的高性能热固性复合材料，由沥青、环氧树脂、固化剂以及其他添加剂等掺配而成。环氧沥青的高温及常温性能优异，拥有高强度和高断裂延伸率。但是，将环氧沥青材料大规模应用于高速公路主要有两条限制因素，低温性能不足以及价格较高。由于其自身的热固性，环氧沥青材料在低温开裂后无法升温自动愈合，影响其在寒冷地区的使用，故改善其低温性能非常关键。而且，目前环氧沥青材料价格较高，多用于钢桥面铺装。所以，必须对环氧沥青材料进行改性研究，在保证其性能的基础上降低成本。掺加废橡胶粉可改善道路铺装用环氧沥青材料的低温性能。同时，废橡胶粉的掺加在一定程度上可以降低环氧沥青的成本。故采用废橡胶粉对环氧沥青材料进行改性。制备的改性环氧沥青材料是双组分体系，其中A组分为环氧树脂，B组分为废橡胶粉改性沥青及固化剂。 采用正交实验考察了反应温度、废橡胶粉含量和顺酐含量对环氧沥青低温性能的影响。其中，废橡胶粉含量的高低对改性环氧沥青材料的低温性能影响最大，反应温度的影响次之，顺酐含量的影响最小。并且，随着沥青中废橡胶粉含量的升高，改性环氧沥青材料的低温性能也在增强。 通过正交试验筛选出了低温性能最佳的配方，但其容留时间太短，不能满足实际施工的要求。经过配方调整及优化，得到了如下最优工艺:反应温度为170℃，废橡胶粉含量为6g/100g基质沥青，顺酐含量为1.6g/100g基质沥青。制备的废橡胶粉改性环氧沥青材料容留时间为45分钟，满足实际施工要求。其低温及常温性能优异，在-20℃下具有1.21％的断裂延伸率，在23℃下具有182.80％的断裂延伸率。采用马歇尔试验对废橡胶粉改性环氧沥青混合料的性能进行检测，120℃条件下，养护0小时的马歇尔试件稳定度为13.86kN;养护4小时及12小时后，其马歇尔稳定度分别为20.11kN及23.56kN，均满足要求。 采用拉伸试验机和布氏粘度计研究了材料的力学性能和流变学特性，探究了废橡胶粉改性环氧沥青的机理。通过Mooney-Rivlin方程对废橡胶粉改性环氧沥青应力应变曲线的分析研究表明:添加废橡胶粉进行改性产生了新的化学交联，导致其化学交联密度增大;同时存在物理缠结，废橡胶粉与环氧沥青中其他组分产生了互穿网络结构，导致材料强度和韧性均明显增加。通过对改性环氧沥青的流变学测试，证明了废橡胶粉改性环氧沥青中发生了物理溶胀。 |
| 作者： | 孔庆磊 |
| 专业： | 化学工程与技术 |
| 导师： | 陈志明;肖国民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
