【摘 要】
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传统透水沥青混合料的应用改善了城市“内涝”问题,促进了海绵城市的建设。然而,其独特的多孔结构降低了自身的承载能力,路用服役时间大大缩短。使用聚氨酯代替沥青作为胶粘剂制备聚氨酯透水混合料(PUPM)显著提高了路面的抗荷载能力,但由于自身的水敏感性较高,PUPM的水稳定性略有不足。在低温与水的耦合作用下,冻融破坏将不可避免。针对此问题,本文从宏观性能及界面性能两方面分析了PUPM冻融损伤机制,并与开级
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传统透水沥青混合料的应用改善了城市“内涝”问题,促进了海绵城市的建设。然而,其独特的多孔结构降低了自身的承载能力,路用服役时间大大缩短。使用聚氨酯代替沥青作为胶粘剂制备聚氨酯透水混合料(PUPM)显著提高了路面的抗荷载能力,但由于自身的水敏感性较高,PUPM的水稳定性略有不足。在低温与水的耦合作用下,冻融破坏将不可避免。针对此问题,本文从宏观性能及界面性能两方面分析了PUPM冻融损伤机制,并与开级配磨耗层(OGFC-13)进行对比研究:通过吸水率试验、质量损失率、劈裂试验分析了冻融过程中PUPM宏观性能演化规律;运用自主设计的拉拔试件进行拉拔试验,分析了冻融过程中胶石界面力学性能演化规律;通过傅里叶红外光谱(FTIR)测试了冻融后胶粘剂化学结构变化,并运用扫面电镜(SEM)观察界面断面表观形貌,基于两者综合分析胶石界面冻融损伤机理。研究结论如下:水的冻胀作用造成了PUPM内部结构损伤,水的侵蚀作用则弱化了界面粘结强度,导致PUPM力学性能的降低。在冻融前期,PUPM力学性能受冻融作用影响较大,后期较小;冻融2次时,胶石界面从粘聚破坏转换为全界面粘附破坏,界面抗拉强度迅速衰减,冻融2次后,强度衰减趋势减缓;FTIR数据结果表明,冻融过程中水分子的侵入使得聚氨酯分子内聚力降低,胶粘剂力学性能下降,低温环境基本未改变胶粘剂化学结构;断裂面SEM图像表明,胶粘剂中的球形颗粒在水热作用后出现明显变化,粘结区域面积减小,界面承载力降低;低温环境下,残留余位中更容易侵入水分,从而在冻胀作用下促使PUPM界面抗破坏能力进一步降低。
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