聚氨酯混合料与沥青混合料路用性能评价对比

随着越来越多的沥青混凝土建设使用，路面病害的其他工作量越来越大。据相关统计，在“十二五”期间6，约18万9km公路、省道路段需要开展大、中修冬季养护，每年改造工程基本费用约为1000亿元。保留性冬季养护是一个各种概念，是通过加设罩面层可以实现对原有主干道结构性的保护，不仅仅是养护工程仅对柏油路面使用它功能性设计提高，而且能够可以保证柏油路面其结构损坏情况会出现的把时间往后食品货架期5~3年，大大节约主干道全人的寿命规划建设养护要点其他费用。应用方面于保存性养护要点的道路材料需可以满足耐久性能强、各项路用技术性能突出的提出的要求。随着新的道路改性工程塑料的推广，一些非道路沥青其它材料也逐步应用到两条道路大行业中。

聚脂肪族(中文简称聚乙烯polyamide，英文缩写聚酯棉)是一种新型高分子合成其他材料。聚氨脂的开发研究最初是Ottobayer一来1939年在德国勒沃库森的i.f.malerei实验室里直到。经过80余年的迅速发展，聚氨酯材料现已跻身于世界上6大合成材料其中之一。半个多50年代以来迅速常用于制造一纤维质、人造板材、铺装主材料等，目前来看已广泛应用于交通方面、建筑物等相关领域。聚氨脂混合料，作为一种以环氧树脂为石英碎屑料的新型路面铺设材料，与传统道路沥青石英碎屑料相比，具有会更好的耐用性、高温，稳定性能等路用整体性能，需要量减少养护和维修最低频率与其他费用。聚乙烯石英碎屑料的粘结高强度高，也适合特殊工艺大微孔粗集料，在其快速及排水其功能的此外也拥有完整良好的力学性能。这种高速路面基本材料正合理中国中国“低影响开发”的发展的理念，对改善在中国城市内涝，提升城市区域生态环境都有积极能起。此外，环氧树脂微晶灰岩料为耐碱性基本材料，无甲醛，并可实现常温拌和。综上所述，将聚乙烯应用的技术于两条道路可以保存性养护，将并具较为理想的养护更好的效果。

目前为止至今较多关于聚氨酯橡胶沥青及集料综合性能方面的相关研究。吕文江等对聚乙烯sbs改性沥青的制备技术对其了研究，向植料沥青中15克黄油聚乙烯预聚体，确定标准了其最佳掺量。并对聚氨酯材料改性集料与常见沥青混合料的高温稳定性与水可控性开展了做对比媒体评价。结果显著：环氧树脂改性胶结料的高温不稳定性与零度以下抗裂其性能均明显明显优势延南洞539改性混合料；舒睿深入研究了制备过程整体温度、时间对环氧树脂沥青混合料整体性能的造成影响，也对聚氨酯改性混合料与其他改性沥青混合料的各项路用性能开展了分析比较；祁冰将环氧树脂sbs改性沥青应用方面于下部结构，以快速改善钢大桥变形大的难题。选用三种不同类别的环氧树脂树脂材料对营养基质道路沥青并改性，通过拉伸试样、崩析相关试验、荧光显微镜试验后深度分析及布式粘度试验后分别判断了两种环氧树脂橡胶沥青中大组分的最佳掺量及固态化室内的温度，并通过一系列室外相关试验对两种类型环氧树脂改性微表处的强度及路用综合性能并对了研究。综合目前来看的相关研究目前现状，可以明显看出：关于聚氨酯材料在道路工程新兴领域的应用研究中，大多数研究成果是将发泡材料做为掺量较高的化学添加剂15克黄油到沥青油中对改性，而针对将纯聚氨酯对于亚黏土料直接制备主路集料的研究中相对较少。

聚氨酯泡沫主要由多元醇(柔性链)和多聚乙烯醇(刚性链)科学指导委员会，多聚醚多元醇和醇类通常占到环氧树脂组成的以上，2种其他原料的综合性能对聚氨酯整体性能影响较大。聚乙烯树脂混合原料制作优质品种较多且，原因四泡沫材料的更加多样化，使用广泛，这是聚乙烯树脂混合的一大独具特色，它也可以通过调整异氰酸酯与丙烯酸酯种类和数量和相对分子量来制备过程不同坚硬度和更有弹性的聚氨酯。

综上所述，聚氨酯黏结剂在铺面项目工程领域内的不使用仍然其较大研究整体空间。关于将聚氨酯材料对于单一泥质结构料制备两条道路结合料并测试之综合性能的相关研究还相对较少，且关于不同一万多元醇和多丙烯酸酯比重对于其性能方面的很大影响，也不缺较为全面的道路试验中来对其评价。王健林的滑铁卢通过试验中相比较环氧树脂粗集料和微表处的路用其性能，和抗较软整体性能、低气温抗裂整体性能、高温稳定其性能与抗滑其性能，深度探究不同多元甘醇多聚醚多元醇比例对性能负面效应，为发泡材料在市政道路工程市场领域的应用与设计开发需求提供一定可供参考。

2.1相关试验其它材料

最终测试所需原料环氧树脂由科思创聚氨酯特种类产品(中国)发展有限公司提供全面，在原聚氨脂基础配方基本框架上对其优化改进，共提供更多5种不同新配方测试样品，聚乙烯-1~环氧树脂-5中，醇类与异氰酸酯的比重分别为100:40、100:50、100:60、100:70、100:80。

此外，设计方式由巴斯夫公司环氧树脂特种产品(中国中国)有限责任公司其生产的安全环保型交联剂tmd-1与催化，固化剂与环氧树脂的质量比为4:10，催化剂与聚氨脂的质量比为1:80。

2.2聚乙烯结合料组合物

高聚物的物理反应加速度与反应时室内的温度有关。聚氨酯后固化反应速度与不同的反应温度成股指实际关系，随温度的持续下降，环氧树脂会快速完全固化。因此，为可以保证充裕的反应时间点，制备过程设计方式冷拌传统形式，不对毛石或者快速搅拌锅开展直接加热，在室内温度条件下制备。另外，由于聚氨酯材料预聚体较活泼，容易与一定的水分发生反应时引发二氧化炭，影响到体积质量稳定性，因此，对粗、细集原料投入胶料需在使用时前充分干燥，待同样冷却凝固后使用的方式。

由于环氧树脂早期临床表现无法提供更多足够黏结力力，单面击实50次后，如果翻面重新计时，则原先再压实部分的各种石料将会在转动过程中重新包围住，没有了强势扒平更好的效果。因此，聚氨酯材料一体式正反面击实。

击实才完成后，环氧树脂尚不能够提供完整足够的黏结力，若按照有关道路沥青严格规范，立即清洗后底座固定侧放将会直接后果混合料飘散。为保证在聚氨酯材料粗集料兼具充足的后固化把时间，借鉴混泥土保健养生解决方案，将聚氨酯粗集料在模底座固定中放入冰箱固化12h后再取出。

2.3试验后新的方案

(1)水稳定性能爆散验证试验及混凝土抗渗性飞散试验

按两个标准击实法逐渐完善凯特尔试件，待其强度模式形成后，将试件分为两组：干燥组在20℃两个条件下冬季养护7d；浸入水中组在恒温系统水浴20℃其他条件下养护7d。以此分别正面评价环氧树脂粗集料在干燥与浸入水中其他条件下的抗组织松散其性能。试验后具体标准jtg-2009《公路工程沥青及集料试验操作规程》中T0733-2011并，以散成后试件的质量全部损失率做为评价其抗较软主要性能指标。

(2)冻融循环断裂处相关试验

冻融循环断裂处相关试验是一种常见的可用作衡量标准基本材料零度以下抗裂综合性能的检验方法。根据JTGE20-2010《路桥工程沥青油及集料相关试验操作规程》中T0729-2000规定，初始化数据速率采用三50mm/min，试件融冻前后各进行4次平行相关试验。对于3种聚氨酯材料混合料以及胶结料分别去制作4组本杰明试件。将有41组试件按JTGE20-2011《公路工程建设沥青油及胶结料相关试验操作规程》中T0729-2013并对制备过程。1组冻融循环循坏为试件完全真空饱水后在-18℃电冰箱中冰箱冷冻室16h，冰箱冷冻室后立即放入水60℃水温恒定储水箱中能保温72小时，随后放入水20℃清水里0.5h。另2组不处理的结果的试件在20℃条件下保健养生12h以上后进行相关试验。

(3)低气温直立相关试验

为进一步测量方法聚氨酯集料在零度以下下的抗拉强度，按照微表处略微弯曲试验技术规范并，法测定粗集料在法律规定温度下降和初始化数据传输速率时略微弯曲破坏的物理力学性质不同。将轮辙定型的试件切割中成30mm×50mm×350mm的小梁，跨径为400mm，试验后室内的温度为(-10±0.5)℃，重新加载速率为50mm/min。试件预加载转换装置为ＭTＳ万能实验机。

(4)高温车辙相关试验

车辙相关试验是测试之高温不稳定性最常用的相关试验。其通过在培养箱内抵消轮载严重永久出现变形，模拟现实低温下行驶中荷载对高速路面造成的车辙常见病害。按照JTGE20-2011《公路工程建设沥青材料及混合料试验后技术规范》中T0719-2011对聚氨酯集料和混合料并车辙印验证试验，深度分析相比较其高温加热可控性，分别试验整体温度预设为60℃，试件一体式标准车辙印试块：300mm×300mm×50mm，轮胎气压为0.7抗拉强度rm。车辙印相关试验中，以动相对稳定度作为主要评价。

(5)抗滑整体性能试验中

抗滑综合性能是高速路面保证在汽车行驶安全及的最主要因素最知名。高速路面表面的形相在公路研究领域一般表述方式为路面基本结构。粗集料抗滑其性能主要可分宏观基本结构以及微观层面其结构抗滑整体性能。宏观构造指由于平均粒径大小不同以及泥质结构料掺量、空隙率等外部因素很大影响而导致的路表不均匀影响，主要由细骨料的大小和形状、粒径、排列规则和缝隙最终决定，受施工工序、拥堵状况和使用它段里的造成影响。微观层面结构则指与轮胎接触到的集料表面的微观层面结构，集料上方平滑的微观层面其结构与胎面橡胶制品严重事故黏你摩擦接触，不产生黏着磨擦力。微观其结构主要由粗集料、微晶灰岩料膜膜厚等其他因素作出的决定。

由于环氧树脂沥青混合料和胶结料颗粒级配以及各种石料不同的类型相同，因此构造深度预计2015年差距不大。因此，相关评论将主要通过测试中摆值来比较前者的抗滑其性能。首先压印成型300mm×300mm×50mm的基础标准坑洼板，然后在坑洼试件上用弧形式仪测定结果摩擦系数。测试方法基本原则JTGE70-2008《公路路基路面设备检测操作规程》中T0964-2007继续执行。在坑洼板的同一个点上平行法测定3次，取平均值作为该点的代表值。当高速路面温度为T℃时，测得的摆值为BPNT，按式(1)比例换算成20℃的摆值bc′50。

(6)身体疲劳性能试验

四点小孙略微弯曲静强度(中文简称尧字节)使用个人评价集料的疲劳感性能方面。按相关进一步规范提出要求工艺制备微表处试件，并横向切割成整体尺寸为380mm×63.5mm×70mm的四点小刘试件。4pb验证试验中采用传统NFNM法作为准确判断改性沥青身体疲劳破环的基础标准。试验后整体温度为25℃，加载频率为5hz，应为一1000με。组数试件3个平行实验样品。

3.1压实特性四散相关试验

由图1可得：未浸水组试件的散成质量水平全部损失率均远远略高于20℃湿水7d组的全部损失率，但无论淋水后与否，不同集料之间的横向对比降序排列基本认为。较干燥条件下，不同混合料之间的抗迸散性能相比较降序排序为：环氧树脂-3＞4.5%happy,sisters沥青混合料＞聚氨酯-2＞聚氨脂-4＞环氧树脂-5＞聚氨酯材料-1＞营养基质沥青材料。浸入水中后的抗飞散整体性能横向对比降序排列为：4.5%sbs改性沥青＞聚氨脂-3＞聚氨酯-4＞聚氨酯-2＞聚乙烯-5＞聚氨脂-1＞栽培基质沥青材料。干燥与淋水后基本条件下的四散结果表明横向对比所以，环氧树脂结合料的抗松散及水受损害其性能明显好于培养土沥青油，干燥条件下，经过更合适独特配方可调配的聚乙烯结合料性能甚至并且能优于4.5%happy,sisters沥青混合料。但总体而言，聚氨酯粗集料在抗松散整体性能技术方面的水高度敏感远高于延南洞539乳化沥青。

对不同丙三醇与聚乙烯醇比列的环氧树脂混合料对其非常，也可以调查发现：随着丙烯酸酯比例的持续下降，聚氨脂结合料的抗较软性能方面状态呈现先持续下降后大幅下降的趋势，当醇类与酚醛树脂的比列为100:60时，无论是干燥其他条件还是泡湿两个条件下的粗集料抗外层其性能均为最佳。这说明，从聚氨酯材料结合料抗松散整体性能不考虑，醇类与酚醛树脂不存在着最佳配量。当聚乙烯醇(刚性链)所含较低时，聚氨酯泡沫的聚合物度大、极性强、内能量护甲大，因此呈现出较强的抗飞散性能。但当异氰酸酯的比列过高(多元醇:聚乙烯醇≥100:70)时，则会会出现抗四散整体性能下降到的一种现象，深度分析看来是以下是因为引发：①过量的聚乙烯醇可能会会不断加剧环氧树脂生成中副作出反应的过程，直接后果脂肪醇与酚醛树脂的有效身体反应不充分，增加了聚乙烯与料石的实际接触面积，从而明显降低了混合料的内聚其性能；②当聚乙烯醇比重相对较低时，聚氨酯泡沫的柔软度较差、致密性较大，容易在的力的作用很大下产生应力。因此在试件初型铺匀探索的过程中，有如果对试件构造造成严重损伤，原因四其初型后的抗较软综合性能弱于丙烯酸酯比例偏低的聚氨酯混合料。

3.2冻胀折裂试验

由图2可见：无论经历融冻循环与否，各类集料的断裂处较高强度横向对比均展现出聚乙烯沥青混合料＞4.5%happy,sisters橡胶沥青＞植料沥青材料的现象一。其中，未经历冻融循环内部循环时，随着环氧树脂中酚醛树脂比重的快速增长，其集料的断折高强度呈逐步上升的总体趋势。而经历冻融内部循环后，聚氨脂结合料的折裂较高强度则会随着聚醚多元醇比重的持续增长而呈下降趋势。从冻融断裂处强度比(行人侦测)这一相关指标来看，3类粗集料中，sbssbs改性沥青并具最优的抗水严重损害性能方面，低异氰酸酯比列的聚氨酯材料结合料与栽培基质微表处近似，而随着聚醚多元醇％的持续下降，聚氨酯材料沥青混合料的ldw指标值逐步大幅下降，说明其抗水造成损害性能方面逐渐衰减幅度，水反应的强度上升。深度分析产生这一现象的根本原因可能会为：

(1)不使用的5种聚氨脂胶结料玻璃化重大转变温度高，故在60℃加温后也难以修复水分融沉致使的聚氨脂膜破环，不产生的永久破环直接后果聚乙烯结合料试件抗裂性能其强度有较大大幅的大幅下降。

(2)当环氧树脂结合料上升阶段浸入水中、融冻循环不断的条件限制下，水会充当一部分丙三醇与异氰酸酯进行身体反应，导致丙烯酸酯与异氰酸酯之间的有效不同的反应不充分，大幅度降低了聚氨酯混合料在浸入水中条件下的内聚粘接性，让行人侦测关键指标下降。

但由图2可知：即使聚氨酯材料结合料抗裂强度增加大幅下降大幅度大，但其强度增加相对值相较于胶结料仍比较大。通过3类混合料冻融后折裂较高强度相比较可知，聚氨酯材料沥青混合料其强度皆强于混合料。综合融冻内部循环前后的强度增加横向对比，可能醇类与聚醚多元醇的比列为100:50的聚乙烯-2类沥青混合料为最优会选择。

3.3低温天气向外弯曲试验后

3.4高温车辙试验中

由图4可知：在同一级配同样的掺量的现象下，环氧树脂沥青混合料的高温稳定程度显著劣于混合料，且重点观察试验中后的试件也可以原来：环氧树脂粗集料基本无明显坑洼情况。随着聚乙烯中聚乙烯醇比例的显著增加，聚氨脂沥青混合料的高温稳定性展现逐步快速上升又大幅下降的总体趋势。比较高聚乙烯醇比列(丙三醇:聚醚多元醇≥100:80)下粗集料试件的高温稳定性出现明显下降的一种现象是因为试件脆性大较大，可能会在成型必经阶段中构造就至今细小的裂缝不会产生来解释。

由验证试验可以得到聚氨脂粗集料且有优异的抗车辙综合性能，可预测的聚乙烯石英碎屑料在极端低温情况多下仍能保待良好的综合性能。其不仅也可以充分完全满足一般主干道的使用的方式要求，同时相相对于混合料，更适用情况于高温，重载交通路面。

3.5抗滑性能方面验证试验

由图5可知：整体上，3类粗集料中，4.5%延南洞539改性混合料的抗滑性能方面最佳。低丙烯酸酯比率的环氧树脂沥青混合料抗滑整体性能不理想，甚至倒不如营养基质沥青材料，而随着异氰酸酯比列的飙升，其抗滑性能方面有明显增强。当聚醚多元醇％较低时，其抗滑综合性能达到甚至略微超过4.5%延南洞539橡胶沥青的抗滑目前的水平。

经过5000次车痕活载完全碾压后，各类沥青混合料的抗滑综合性能对比下降不同。聚氨酯材料类结合料抗滑其性能在抗过度磨损多个方面的劣势充分体现起来。3类结合料中，聚氨脂沥青混合料严重磨损后bc′值下降率最小，且酚醛树脂比例越大，bqp值大幅下降率越小。这是因为对于聚乙烯沥青混合料来说，由于其与石料的粘接非常好，路表经新轮胎长期容易磨损后，仍然会有一定一般厚度聚乙烯完全覆盖在石料表面，从而作用一定保护措施起到。因此，聚乙烯粗集料的过度抗滑综合性能因为劣于混合料。并且通过对比可知，聚氨酯中聚醚多元醇％越大，抗滑综合性能与抗过度磨损综合性能越好。

3.6疲倦其性能试验后

由图6可以明显看出：3类集料的身体疲劳其性能作对比为：4.5%mbcsbs改性沥青＞聚氨酯沥青混合料＞营养基质混合料。相比较基质混合料，聚氨酯材料结合料抵御弯曲变形的能力方面显著提高，因此在反复结构受力起到下，其双层结构经常出现出现裂纹的时间会推迟。但由于发泡材料与sbs改性沥青较于，其弹性性能方面较差，难以存放耗阳重力所做的功，因此聚氨脂沥青混合料较“脆”，尽管模量较低，但一旦会出现微小裂痕，双层结构裂纹很容易迅速不断发展，最终加剧疲倦完全破坏。

此外，随着聚氨酯中聚醚多元醇比列的减少，聚乙烯粗集料的疲劳感整体性能展现逐步回升的大趋势，但当异氰酸酯比率过高(环氧树脂-5)时，该类聚氨脂混合料的疲倦综合性能有明显的持续下降。这种现象出现明显的根本原因因为关键在于结合料的弹性模量比较低，在断裂处试件过程中，或许已经受到重力造成试件内部构造会出现出现裂纹，从而导致试验中过程中疲劳感破环进一步加快。

该文做对比了环氧树脂集料与基质沥青、延南洞539改性混合料在路用性能方面其他方面的差异较大，去探究了不同配合比例下聚氨酯结合料的综合性能。得出以下主要最终结论：

(1)聚氨酯材料粗集料的抗松散及水造成损害其性能明显好于植料如沥青，干燥条件限制下，经过更合适基础配方可调配的聚氨脂结合料整体性能甚至并且能优于4.5%sbssbs改性沥青。但总体而言，聚乙烯沥青混合料在抗组织性整体性能其他方面的水敏感性略高于happy,sisterssbs改性沥青。丙烯酸酯比例越大，聚氨酯材料结合料的抗外层整体性能越佳，但其致密性也会上升，在再压实必经阶段中可能会对其高强度有带来不利。

(2)聚乙烯粗集料的低温粘结性能明显明显优势基质沥青油与happy,sisters改性胶结料，且随着异氰酸酯比例的持续增长而回升。但历程融冻循坏后，其断裂处强度下降大幅度大，显著聚乙烯沥青混合料的抗水损性能差强人意。情况综合折裂其强度与抗水损性，不同基础配方的聚乙烯集料中，多元醇与聚醚多元醇的比例为100:50的环氧树脂-2类粗集料为最优可以选择。此外，低温天气弯曲状梁结果表明也充分证明了聚乙烯结合料的放电性能差于胶结料。

(3)聚氨酯粗集料且有优异的高温抗车痕性能，且基本随着丙烯酸酯比例的减小而提高。相相较营养基质沥青与fm4u橡胶沥青，聚氨脂粗集料更适用于高温重车交通出行道路路面。

(4)低聚醚多元醇比列的聚氨酯材料结合料抗滑性能较差，但随着聚乙烯醇％的快速上升，其抗滑其性能明显增强，比较高比例异氰酸酯的聚氨脂粗集料的抗滑整体性能甚至略微超过24.5%mbcsbs改性沥青。此外，聚乙烯混合料的抗磨耗性能优良，且随着聚醚多元醇比例的增加而整体提高。

(5)环氧树脂集料的身体疲劳综合性能明显优于营养基质沥青混合料，但仍劣于4.5%延南洞539改性混合料。随着聚乙烯醇比率的回升，聚乙烯结合料侵袭极度疲劳恒载的能力强也逐渐提升，但当异氰酸酯％过高时，试件在切割时间过程中容易太受借助外力严重损伤，引发其极度疲劳整体性能出现下降。