【摘要】：聚氨酯混合料是完全以聚氨酯取代瀝青作為膠黏劑的一種新型道路鋪裝材料。不同于瀝青混合料的強(qiáng)度形成機(jī)理,單組份濕固化聚氨酯膠黏劑粘結(jié)強(qiáng)度受溫度、濕度、催化劑和時(shí)間等因素影響,過(guò)早壓實(shí)會(huì)導(dǎo)致混合料的膨脹,過(guò)晚碾壓會(huì)造成混合料固化結(jié)團(tuán)、難以壓密,因此,該混合料在施工過(guò)程中的最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)難以確定。本文通過(guò)研究不同固化條件下聚氨酯混合料壓實(shí)特性的變化規(guī)律,揭示聚氨酯混合料壓實(shí)特性變化復(fù)雜的根本原因,提出了聚氨酯混合料最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)的確定方法,為這種新型材料的應(yīng)用和推廣奠定基礎(chǔ)。在配合比設(shè)計(jì)研究中,以單組分濕固化聚氨酯為膠結(jié)料的AC-13混合料為研究對(duì)象,提出了基于性能平衡的配合比設(shè)計(jì)方法。通過(guò)混合料試拌和析漏試驗(yàn),以不出現(xiàn)“花白料”和析漏損失率≤0.3%確定初始膠石比范圍為6.0%~8.0%;在此范圍內(nèi),研究聚氨酯混合料的體積特性和路用性能隨膠石比的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著膠石比的增大,聚氨酯混合料的強(qiáng)度、高溫、低溫和抗水損等性能均有一定程度的提高,抗滑性能是唯一隨膠石比增大而降低的指標(biāo)。為保證混合料密實(shí)抗滑,以空隙率VV≤4%和摩擦系數(shù)BPN_(20)≥60為控制標(biāo)準(zhǔn),確定最佳膠石比范圍為6.2%~6.8%,綜合考慮確定最佳膠石比為6.5%。在壓實(shí)特性研究中,以溫度(5℃、25℃、45℃)、濕度(20%、50%、80%)、催化劑摻量(0%~1%)、靜置時(shí)間(40min~120min)進(jìn)行試驗(yàn)組合,研究不同固化條件下聚氨酯混合料壓實(shí)特性的變化規(guī)律。采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型,以密實(shí)能量指數(shù)CEI、空隙率VV和15℃劈裂抗拉強(qiáng)度R_T量化表征聚氨酯混合料的壓實(shí)特性。通過(guò)SPSS聚類(lèi)分析將聚氨酯混合料壓實(shí)狀態(tài)分為易壓實(shí)膨脹狀態(tài)(CEI500,VV6%,1.5MPaR_T2.0MPa)、可壓實(shí)狀態(tài)(500≤CEI≤1000,VV≤6%,R_T≥1.5MPa)、固化難壓實(shí)狀態(tài)(CEI1000,VV6%,R_T1.5MPa)。發(fā)現(xiàn)聚氨酯混合料固化程度的變化是其壓實(shí)特性變化復(fù)雜的根本原因,只有當(dāng)聚氨酯混合料的固化反應(yīng)進(jìn)行到合適程度進(jìn)行壓實(shí)時(shí),混合料中CO_2溢出對(duì)混合料空隙的影響較小,而且混合料也處于一個(gè)較容易壓實(shí)的狀態(tài),完全固化后的混合料空隙率較小,劈裂強(qiáng)度較高。在最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)研究中,通過(guò)不同固化條件下聚氨酯混合料空隙率、劈裂強(qiáng)度與CEI的關(guān)系,以空隙率≤4%和劈裂強(qiáng)度峰值確定AC-13聚氨酯混合料最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)對(duì)應(yīng)的CEI范圍為600~800,表明以CEI合理簡(jiǎn)便確定最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)的可行性。為適應(yīng)施工,基于沖擊貫入原理,設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易設(shè)備進(jìn)行變CEI貫入試驗(yàn),選取20mm貫入直徑下第40次沖擊貫入深度作為貫入評(píng)價(jià)指標(biāo),其與CEI的擬合度R~2=0.93,說(shuō)明可以該貫入評(píng)價(jià)指標(biāo)代替CEI確定最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)。提出了沖擊貫入確定最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)的方法并進(jìn)行了合理性驗(yàn)證,確定AC-13聚氨酯混合料最佳壓實(shí)時(shí)機(jī)對(duì)應(yīng)的貫入深度范圍為41mm~47mm。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U414
【圖文】：

技術(shù)路線(xiàn)圖

圖 2-1AC-13 聚氨酯混合料設(shè)計(jì)級(jí)配曲線(xiàn)2.2.2 最佳膠石比（1）初定膠石比范圍1.膠石比下限參考 AC-13 瀝青混合料的用油量，通過(guò)混合料試拌，觀(guān)察不同膠石比下單組份聚氨酯混合料的拌和狀態(tài)，以膠結(jié)料充分裹覆集料、不產(chǎn)生花白料為依據(jù)，初定膠石比下限。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，AC-13 瀝青混合料的油石比一般為 5%左右，取 4%、6%、8%、10%、12%五種膠石比進(jìn)行試拌，4%~12%膠石比下拌合料狀態(tài)如圖 2-2 所示，其中 4%膠石比出現(xiàn)了花白料（見(jiàn)圖 2-3），12%膠石比的混合料出現(xiàn)一定程度的膠漿析漏現(xiàn)象（見(jiàn)圖 2-4），6%~10%膠石比下混合料拌和狀態(tài)良好，初步確定初始膠石比下限為 6%。0102030400 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16過(guò)率（通篩孔尺寸（mm)設(shè)計(jì)級(jí)配 級(jí)配上限 級(jí)配下限 級(jí)配中值

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本文編號(hào)：2738591