水泥混凝土路面填缝料的耐久性研究

摘要

水泥混凝土路面接缝施工质量的优劣直接影响到水泥混凝土路面的使用性能和使用寿命。从对我国水泥混凝土路面病害的调查来看，接缝损坏是常见损坏。这主要是由于现有的填缝料存在粘接力差、热稳定性和低温性能不良、耐候性差、老化快等缺点，损坏后失去了对接缝的密封保护。研究影响填缝料耐久性的因素，对提高填缝料的使用寿命具有重要的实际价值。 本文利用聚硅氧烷的羟基和异氰酸基反应，将聚硅氧烷链段引入到聚氨酯主链中，合成了有机硅改性聚氨酯预聚体。通过测定反应过程中异氰酸基含量，确定了最佳反应条件，并通过红外分析对预聚体进行了表征。将制备的预聚体与含有大量助剂的羟基组分配合，制备了双组分填缝料。通过探讨预聚体中聚醚二元醇与聚醚三元醇的质量比、有机硅含量、异氰酸基含量，甲乙组分配比对填缝料力学性能的影响，确定了最佳原料配比。为了模拟自然界对填缝料的破坏性作用，本文设计了浸水试验、浸油试验、热压.冷拉试验、剪切疲劳试验、人工加速气候老化试验等耐久性能研究方法，首次将耐疲劳性和耐老化性作为考察填缝料性能的技术指标，更加深入地研究了填缝料的耐久性。本文还探讨了形状系数、表面状态等外界因素对填缝料力学性能的影响。所得的主要试验结论如下: (1)预聚反应的最佳反应条件为:反应在氮气保护下进行，反应温度为80℃，反应时间为3h； (2)当预聚体中聚醚二元醇与聚醚三元醇的质量比为2:1、有机硅含量为10％、异氰酸基含量为4.0％，甲乙组分配比为1:2时，制备的填缝料具有优良的性能，其拉伸强度为3.32MPa，粘接强度为1.03 Mpa； (3)在乙组分中添加硅烷偶联剂改性，改性后填缝料的粘接强度为1.12 MPa，有了较大提高； (4)制备的填缝料浸水后性能保持率在94％以上，浸油后性能保持率在92％以上，具有优良的耐水、耐油性；热压一冷拉试验后粘接性能保持率为93.20％，剪切疲劳试验后粘接性能保持率为90.29％，具有优良的耐疲劳性；人工加速气候老化后拉伸性能保持率为83.73％，粘接性能保持率为86.41％，剪切性能保持率为85.71％，耐候性优良。其耐久性较未改性的聚氨酯填缝料有了显著提高，既具备了聚氨酯填缝料优良的粘接性和弹性，又具备了有机硅填缝料优良的耐候性和柔顺性，是一种耐久性优良的填缝料； (5)深宽比和界面状态是影响填缝料耐久性的重要因素。选择合适的深宽比能提高填缝料的耐久性，对有机硅改性聚氨酯填缝料来说深宽比应控制在2-3。此外，界面不干净也易造成填缝料脱粘，所以粘接界面应经打磨处理或涂底涂剂。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1引言

1.2水泥混凝土路面接缝构造与密封处理

1.3水泥混凝土路面填缝料的研究现状

1.3.1国外水泥混凝土路面填缝料的使用和发展

1.3.2国内水泥混凝土路面填缝料的使用和现状

1.3.3水泥混凝土路面填缝料种类

1.4水泥混凝土路面填缝料的性能要求

1.5选题的目的和意义

第二章水泥混凝土路面填缝料的制备

2.1填缝料甲组分的制备

2.1.1实验方案的选择

2.1.2实验仪器和药品

2.1.3前期准备

2.1.4有机硅改性聚氨酯预聚体的合成

2.1.5结果与讨论

2.2填缝料乙组分的制备

2.2.1实验仪器和药品

2.2.2实验步骤

2.3本章小结

第三章水泥混凝土路面填缝料的影响因素

3.1甲组分对填缝料性能的影响

3.1.1预聚体的异氰酸基含量对填缝料性能的影响

3.1.2聚醚多元醇质量比对填缝料性能的影响

3.1.3有机硅含量对填缝料性能的影响

3.2乙组分对填缝料性能的影响

3.2.1交联剂对填缝料性能的影响

3.2.2硅烷偶联剂对填缝料性能的影响

3.3甲乙组分配比对填缝料性能的影响

3.4本章小结

第四章水泥混凝土填缝料耐久性研究方法

4.1引言

4.2水泥混凝土路面填缝料耐久性试验

4.2.1灌入稠度试验

4.2.2失粘时间试验

4.2.3流动性试验

4.2.4针入度试验

4.2.5弹性恢复率试验

4.2.6流动度试验

4.2.7拉伸性能测试

4.2.8粘接性能测试

4.2.9剪切性能测试

4.2.10耐水性测试

4.2.11耐油性测试

4.2.12热压-冷拉试验

4.2.13剪切疲劳试验

4.2.14人工气候加速老化试验(氙弧灯)

4.3本章小结

第五章水泥混凝土路面填缝料的耐久性研究结果

5.1填缝料的施工性

5.1.1灌入稠度

5.1.2失粘时间

5.1.3流动性

5.2填缝料的常温性能

5.2.1针入度

5.2.2弹性恢复率

5.3填缝料的高温性能

5.4填缝料的力学性能

5.4.1拉伸性能

5.4.2粘接性能

5.4.3剪切性能

5.5填缝料的耐水性能

5.5.1吸水率

5.5.2浸水对填缝料拉伸性能的影响

5.5.3浸水对填缝料粘接性能的影响

5.5.4浸水对填缝料剪切性能的影响

5.6填缝料的耐油性能

5.6.1吸油率

5.6.2浸油对填缝料拉伸性能的影响

5.6.3浸油对填缝料粘接性能的影响

5.6.4浸油对填缝料剪切性能的影响

5.7填缝料的耐疲劳性能

5.7.1热压-冷拉试验

5.7.2剪切疲劳试验

5.8填缝料耐老化性能

5.8.1紫外线老化

5.8.2热氧老化

5.8.3人工气候加速老化试验(氙弧灯)

5.9温度对填缝料性能的影响

5.9.1温度对填缝料拉伸性能的影响

5.9.2温度对填缝料粘接性能的影响

5.9.3温度对填缝料剪切性能的影响

5.10形状系数对填缝料性能的影响

5.11界面状态对填缝料力学性能的影响

5.12本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

硕士期间取得的成果