摘 要

改革开放以来，我国的公路里程逐年攀升。在公路大量修建的背后，是亟需的养护与修复。伴随着人们环保意识的增强，节能减排、环境友好、施工方便的的新型材料逐渐成为人们的研究热点。水性环氧树脂改性乳化沥青具有低能耗、有毒物质少、施工方便、可快速开放交通等优点，所以本文制备水性环氧树脂改性乳化沥青及其应用于微表处领域的混合料。并通过沥青的相关测试和微表处混合料的相关试验评价水性环氧树脂的改性效果。

本课题通过蒸发残留物试验、三大指标试验确定水性环氧树脂及其固化剂在乳化沥青中的最佳掺配比例范围。并选择该范围内的改性乳化沥青进行DSR、表面能试验，分析水性环氧树脂的掺配比例对DSR 、表面能之间的影响规律。

通过1h湿轮磨耗试验、轮辙变形试验，对水性环氧树脂改性乳化沥青混凝土的抗水损害性能、以及耐磨耗性能、高温性能进行了评价。并通过改变沥青中水性环氧树脂的掺配比例，研究水性环氧树脂的掺量对混合料性能的影响规律。

将沥青DSR、表面能试验的结果和混合料轮辙变形试验、1h试论磨耗试验的结果联系在一起，尝试寻找沥青DSR、表面能数据与混合料高温性能、抗水损害性能等力学指标之间的关系。

关键词：水性环氧树脂改性乳化沥青；DSR；表面能试验；混合料性能

Abstract

Since the reform and opening up, China’s transportation industry has been continuously advancing, and the rapid increase in traffic volume has also placed higher demands on transport facilities. Diseases on the road surface have seriously affected the service level of the roads, so as to be able to economically and reasonably improve the service life of the roads, and prevent conservation measures are getting more and more attention. With the enhancement of people’s environmental awareness, new energy-saving and emission-reducing materials that do not contain toxic substances have gradually become the focus of research. Waterborne epoxy resin modified emulsified asphalt has the advantages of low energy consumption, less toxic substances, convenient construction, and quick opening of traffic. Therefore, this article prepares waterborne epoxy resin-modified emulsified asphalt and its micro-surfacing mix. And the modified effect of the waterborne epoxy resin was evaluated by the relevant test of the asphalt and the related test of the mixture at the micro surface.

This topic through the evaporation residue test, the three indicators test to determine the best mix of aqueous epoxy resin and its curing agent in emulsified asphalt range. The modified emulsified asphalt in this range was selected for DSR and surface energy tests to analyze the influence of the ratio of waterborne epoxy resin on the DSR and surface energy.

Through 1h wet wheel abrasion test and rim buckling test, the water-resistant damage performance, wear resistance performance and high temperature performance of waterborne epoxy resin modified emulsified asphalt concrete were evaluated. And by changing the proportion of waterborne epoxy resin in asphalt, the effect of the amount of waterborne epoxy resin on the properties of the mixture was studied.

The results of asphalt DSR and surface energy tests were combined with the results of the rim deformation test and the 1h trial wear test to try to find the mechanical properties of asphalt DSR, surface energy data, and the high temperature performance and water damage resistance of the mixture. Relationship between.

Key Words：Waterborne epoxy resin modified emulsified asphalt; DSR; Surface Free Energy Test; Mixture Performance

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 3

1.3 研究基本内容与技术路线 7

1.3.1 研究基本内容 7

1.3.2 技术路线 9

第2章 水性环氧树脂改性乳化沥青的改性、乳化机理及强度理论 10

2.1改性沥青 10

2.1.1 常用改性沥青极其改性机理 10

2.1.2 改性工艺 11

2.2乳化沥青 12

2.2.1 乳化沥青原材料分析 12

2.2.2 乳化机理 13

2.2.3 破乳机理 14

2.3改性乳化沥青 14

2.3.1 改性乳化沥青稳定原理 15

2.3.2 改性乳化沥青制备方法 15

2.4水性环氧树脂 16

2.4.1 环氧树脂的类型 16

2.4.2 固化剂 16

2.5小结 16

第3章 水性环氧树脂改性乳化沥青的制备及性能研究 18

3.1原材料 18

3.1.1 乳化沥青 18

3.1.2 水性环氧树脂及固化剂 18

3.2 水性环氧树脂改性乳化沥青制备 19

3.3 水性环氧树脂改性乳化沥青性能检测 20

3.3.1 基本性能试验及结果分析 20

3.4 水性环氧树脂改性乳化沥青残留物的黏弹性分析 25

3.4.1动态剪切流变试验 25

3.4.2表面能理论与试验 29

3.5 小结 35

第4章 水性环氧树脂改性乳化沥青微表处混合料的配合比设计 36

4.1原材料分析 36

4.1.1 沥青 36

4.1.2 级配 36

4.1.3 填料 37

4.2 微表处混合料设计 37

4.2.1 设计方案 37

4.2.2 拌和试验 38

4.2.2混合料稠度试验 39

4.3 小结 40

第5章 水性环氧树脂改性乳化沥青微表处混合料的性能分析 41

5.1 混合料性能分析 41

5.1.1 高温抗变形能力 41

5.1.2 抗水损坏性能 42

5.2 混合料高温性能与DSR之间的关系 43

5.3混合料抗水损害性能与接触角之间的关系 44

第6章 主要结论 46

不足与展望 48

致 谢 49

参考文献 51

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

改革开放后，我国交通行业发展迅速，公路里程逐年增加。2017年交通运输行业发展统计公报显示^[1]：截至2017年年底,我国的公路总里程达到了470多万公里，比上年末增加了7 万余公里；全国的等级公路总里程达到了43多万公里，比上年末增加了11 万余公里；公路密度约49公里/百平方公里，增加约0.8公里/百平方公里。下图为2011～2015年全国公路总里程及公路密度。除此之外，高速公路也在2017年年底时总里程达到了13.65万公里，与2016年年底相比，增加了0.65万公里。其中，国家高速公路已经达到了10.23万公里，与去年相比增加了0.39万公里。从这些数据可以看出，我国的公路建设速度相当快并且取得了巨大成就。

图1.1 2011—2015年全国公路总里程及公路密度

沥青路面因为表面平整无接缝、噪音小、施工期短、养护维修方便等优点，被广泛应用于世界各国的公路建设中^[2]。沥青路面在使用过程中，由于长期经受日晒雨淋，汽车反复碾压等作用，沥青逐渐老化，从集料表面剥离，这大大降低了沥青路面的路用性能。一般而言，公路在开始使用后的3-5年内就需要进行一次面层的维护修复。如果公路在开始使用后交通量增长过快，超载现象更加频繁，则养护的时间就需要提前，养护成本也会有所增加。如果沥青路面不及时进行养护处理，很快就会出现坑洼和坑槽，随着雨水不断下渗直至进入到基层甚至垫层，还会造成更为严重的公路病害。此外，路面坑槽还会引起行车颠簸、震动。由于平整度下降，汽车荷载在作用的过程中会产生应力集中，其产生的冲击荷载是正常荷载的1.5～2.0倍^[3]。在冲击荷载的作用下，裂缝开裂的速度、坑槽扩大的速度会越来越快，最终严重缩短道路使用寿命，降低道路服务水平。因此，在路面病害进一步加深之前，应及时对这些“带病”路面进行维护，以保证交通安全及延长道路使用寿命。

传统的沥青混合料即热拌沥青混合料，采用普通粘稠的沥青作为集料之间的粘结剂，需要将沥青与集料加热至足够高的温度，使沥青有足够的流动性后再拌和，不仅消耗大量能源，产生对环境有害的废弃物，而且严重损害施工者的健康（高温下沥青会挥发出有毒气体）。为了解决上述问题同时满足公路建设需要，许多学者致力于寻找能够替代热拌沥青的方法。经过多年发展，常温沥青混合料技术逐渐成熟。常温沥青混合料技术所使用的沥青是乳化沥青或者液体沥青。与传统沥青相比，乳化沥青具有污染小、便于常温下施工等优点，尤其是阳离子型乳化剂的诞生，使乳化沥青得以大量应用。因为乳化沥青混合料不再需要高温加热，所以有施工便利、节能降耗等诸多优点，但是大量的理论研究和工程实践都指出，一般的乳化沥青的粘结强度低、柔韧性差，所以单纯地以乳化沥青作为结合料，还是不能与传统热拌沥青的性能相比。由于这些缺点难以克服，所乳这制约了乳化沥青在公路工程建设中的推广应用。

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