论文总字数：17348字

摘 要

目前，公路的主要修复材料是沥青或者乳化沥青。这些材料不仅强度低、耐摩擦性能低，而且VOC排量高，挥发产生的有害气体不仅会对空气产生污染，而且还会对人体健康构成风险。本文通过对环氧树脂进行改性，制得VOC排量低、绿色无污染的水性环氧树脂作为路面预防性养护材料。本文首先使用聚乙二醇6000和E44合成乳化剂，通过乳化工艺制得水性环氧树脂乳液；然后通过在间苯二甲胺上接入环氧树脂制备水性环氧树脂固化剂，以增加固化剂和水性环氧树脂乳液的相容性，从而起到更好的固化效果。通过对水性环氧树脂乳液进行离心测试，考察乳液的稳定性。对水性环氧树脂固化薄膜进行吸水性测试，考察其吸水性能。对其进行DSC反应固化动力学测试，在2、5、10、15K/min的升温速度下分别测得水性环氧树脂DSC曲线的特征温度，使用Kissinger方程计算出环氧树脂固化反应的表观活化能。通过在水性环氧树脂乳液中加入金刚砂，制备水泥混凝土封层，使用摆式摩擦测试仪对其抗滑性能进行测试。使用附着力拉拔仪对水性环氧封层进行粘结性能测试。研究结果表明，水性环氧树脂和金刚砂制成的混凝土封层对路面的抗滑性能和抗渗水性能有大幅度提升，而且具有较高的粘结强度。

关键词：水性环氧树脂 路面养护 固化 环保

Preparation of Waterborne Epoxy Pavement Preventive Maintenance Material

Abstract

At present, the main road repair materials are asphalt or emulsified asphalt. These materials not only have low strength, low resistance to friction, but also high VOC emissions. The harmful gases generated by volatilization will not only pollute the air, but also pose risks to human health. In this paper, by modifying the epoxy resin, the waterborne epoxy resin with low VOC emission and no pollution was prepared as the pavement preventive maintenance material. In this paper, waterborne epoxy resin emulsion was firstly prepared by emulsifying process with synthetic emulsifier of PEG 6000 and E44.Then, waterborne epoxy curing agent was prepared by adding epoxy resin to m-dimethylamine, so as to increase the compatibility between curing agent and waterborne epoxy resin emulsion, so as to achieve better curing effect. The stability of waterborne epoxy resin emulsion was investigated by centrifugal test. The water-absorbing property of epoxy resin cured film was tested. The DSC reaction curing kinetics was tested, and the characteristic temperatures of the DSC curves of waterborne epoxy resin were measured at 2, 5, 10 and 15K/min. The Kissinger equation was used to calculate the apparent activation energy of the curing reaction of epoxy resin. Cement concrete sealing layer was prepared by adding emery in waterborne epoxy resin emulsion, and its sliding resistance was tested by pendulum friction tester. The adhesive property of waterborne epoxy coating was tested with adhesive pultrator. The results show that the concrete seal made of waterborne epoxy resin and emery sand can greatly improve the anti-skid and anti-seepage properties of the road surface, and has a high bond strength.

Key words: Waterborne epoxy resin；Pavement maintenance；Curing；Environmental

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 环氧树脂 2

1.2.1 环氧树脂的发展历史 2

1.2.2 环氧树脂的特点 2

1.3 水性环氧树脂 3

1.3.1 水性环氧树脂的发展历史 3

1.3.2 水性环氧树脂的特点 3

1.3.3 水性环氧树脂的应用 4

1.4 环氧固化剂 4

1.4.1 固化剂的分类 4

1.4.2 固化剂的合成 5

1.4.3 固化机理 5

1.5 本文研究的内容及实验的目的和意义 6

1.5.1 研究内容 6

1.5.2 目的和意义 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验原料与设备 8

2.1.1 实验原料 8

2.1.2 实验仪器 8

2.2 乳化剂的制备 9

2.3 环氧固化剂的制备 9

2.4 水性环氧树脂的合成 10

2.4.1 水性环氧乳液的制备 11

2.4.2 环氧树脂薄膜的制备 12

2.5 水泥混凝土路面养护层的制备 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 稳定性测试 13

3.1.1 离心测试 13

3.1.2 离心分析 13

3.2 吸水性测试 13

3.2.1 测试过程 13

3.2.2 吸水性分析 14

3.3 DSC反应固化动力学测试 15

3.3.1 测试方法 15

3.3.2 DSC曲线结果分析 15

3.3.3 表观活化能（Ea）的计算 15

3.3.4 环氧树脂体系凝胶温度的确定 16

3.4 抗滑性能测试 17

3.4.1 测试方法 17

3.4.2 测试结果分析 18

3.5 粘结性测试 18

3.5.1 测试方法 18

3.5.2 测试结果及分析 19

第四章 实验结论与展望 20

4.1 实验结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

绪论

前言

十九世纪末期，随着现代汽车的出现和流行，一种全新的运输方式——公路运输应运而生^[1]。我国国土面积大，物产丰富，公路运输在实现各区域资源交换，促进各区域经济共同增长方面起到至关重要的作用。在铁路和水路都比较发达的东部沿海地区，公路主要处于一个辅助的位置，负责短途运输。而在交通设施比较有限的西北和西南地区，公路运输则承担着大部分的运输任务。改革开放后，我国经济持续快速发展，公路建设开始发生历史性突破。从1949年的8.07万公里，到2009年的382.82万公里，六十年内，我国的公路建设发生了翻天覆地的变化。

近些年，这些变化从来没有停止过，从两车道到四车道，再到八车道，路越建越宽，越建越长^[2]，但是对于公路的预防性养护却是一直没有给与足够的重视。随着私家车数量的不断提升和公路使用年限的增加，大量公路路面出现高低不平、疏水性能下降、粗糙度下降、甚至沥青脱落等问题。其实这些问题都是因为没有防患于未然，没有在路面出现问题前对其进行养护，从而导致错过最佳的修复时期，最后形成多种难以修复的路面病害。在未来，我国公路建设的重心必将由建设转向养护，路面的预防性养护必将成为公路行业的重点发展方向之一。

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