水性环氧乳化沥青及冷拌混合料性能研究

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沥青路面施工期节能减排是交通运输行业的主要研究方向之一。冷拌沥青混合料克服了热拌沥青混合料施工受季节限制、能源消耗高、有害气体排放高等问题,符合国家节能减排的发展方向,但传统的冷拌沥青混合料因力学强度低、水稳定性差等缺点,限制了其应用范围。本文采用水性环氧树脂对乳化沥青进行改性,研究出一种满足新建路面结构层要求的水性环氧乳化沥青冷拌混合料,为沥青路面常温施工、冷拌沥青混合料的节能减排提供理论支持。论文的主要研究成果为:(1)水性环氧乳化沥青的固化体系研究。试验研究了温度、固化剂用量对水性环氧树脂固化体系性能的影响,确定了水性环氧树脂与固化剂的最佳配比为5:1。采用红外光谱和扫描电镜对水性环氧乳化沥青的固化体系进行成分分析和结构表征,结果显示当水性环氧树脂掺量大于15%时,固化物出现成团现象,并由分散相转为连续相。(2)水性环氧乳化沥青蒸发残留物的性能研究。采用改进的低温蒸发法制备水性环氧乳化沥青蒸发残留物,通过其高、低温流变性能研究水性环氧树脂对乳化沥青的改性作用,结合水性环氧乳化沥青蒸发残留物的断裂拉伸性能初步确定胶结料中水性环氧树脂的掺量为15%。(3)水性环氧乳化沥青冷拌混合料配合比设计及路用性能评价。推荐了马歇尔试件成型及养生方式:双面击实50次,室温静置24 h脱模,放入45℃烘箱中养生。通过室内试验确定了混合料的最佳配合比:水性环氧乳化沥青用量为9.5%、外加水量为1.5%、水泥用量为1%。试验研究水性环氧乳化沥青冷拌混合料的残留水变化规律,并通过马歇尔稳定度试验、汉堡车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验、动态模量试验、四点弯曲疲劳试验等对混合料路用性能进行评价,结果表明水性环氧乳化沥青冷拌混合料具有优异的力学强度、高温稳定性和水稳定性,低温性能满足我国规范要求。另外,动态模量试验表明相对于热拌沥青混合料,水性环氧乳化沥青冷拌混合料对频率与温度的敏感性较低。四点弯曲疲劳试验表明水性环氧乳化沥青冷拌混合料疲劳寿命较低,在不同应变水平下疲劳寿命约为热拌沥青混合料的30%,且随着应变水平的提升下降速率较快,明确了抗疲劳性能是水性环氧乳化沥青冷拌混合料的重点改进方向。
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