聚氨酯弹性材料组成设计及路用性能研究

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1、分类号:U41410710-2015121176硕士学位论文聚氨酯弹性材料组成设计及路用性能研究仝玎朔导师姓名职称沙爱民教授申请学位类别硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年5月11日学位授予单位长安大学StudyonCompositionDesignandPavementPerformanceofPolyurethaneElasticMaterialAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TongDi

2、ngshuoSupervisor：Prof.ShaAiminChang’anUniversity,Xi’an,China摘要我国北方地区经常出现道路结冰现象，冰层会降低路面的摩擦系数且附着在路表难以清除，严重影响交通安全。国内外对此做了大量研究，提出了多种用于路表除冰的功能型路面，本文在以上研究的基础上，使用聚氨酯胶粘剂、石料和橡胶颗粒作为原料并以一定的配合比和成型方法得到一种新型路用材料，该种材料具有较好的弹性性能，在车辆荷载的作用下发生较大变形从而达到除冰、抑冰的目的。本文针对聚氨酯弹性材料的特

3、点，提出了满足该种材料使用的性能要求，并根据该要求选取了适宜的原材料。对比不同粒径橡胶颗粒对混合料强度和水稳定性能的影响，确定了橡胶颗粒的掺入粒径。本文通过对聚氨酯弹性材料进行配合比设计，选取了适宜的石料级配和橡胶颗粒掺入方式，提出采用飞散损失率和劈裂强度作为配合比设计的控制指标，分析了不同胶水用量和橡胶颗粒掺量对混合料性能的影响，并提出了聚氨酯弹性材料最佳用胶量的确定方法。通过对混合料的成型方法进行研究，确定了混合料的最佳拌合温度、最佳拌合时间和最佳击实方式。对混合料的养护工艺进行研究，分析了养护

4、温度和时间对混合料试件强度的影响。通过对聚氨酯弹性材料的路用性能试验，分析了橡胶颗粒掺量和胶水用量对混合料抗车辙性能、水稳定性能、弯曲性能、疲劳性能和抗滑性能的影响，试验结果表明：在较高的胶水用量和适宜的橡胶颗粒掺量情况下，混合料的路用性能良好。为了研究聚氨酯弹性材料的除冰机理及除冰效果，本文采用ABAQUS有限元软件进行仿真，分析了荷载作用下聚氨酯弹性材料表面冰层的应力响应，以及弹性层厚度、弹性层模量、冰层厚度等因素对冰层应力响应的影响，采用室内试验的方式，对该种材料的除冰效果进行了验证。关键词：

5、道路工程，路面结冰，橡胶颗粒，聚氨酯胶粘剂，配合比设计iAbstractThephenomenonofroadicingoftenoccursinthenorthernpartofChina.Theicelayerwillreducethefrictioncoefficientoftheroadsurface,anditisdifficulttoremovefromtheroadsurface,whichwillseriouslyaffectthetrafficsafety.Alotofresear

6、chhasbeendoneathomeandabroad,andavarietyoffunctionalpavementusedforroadsurfacedeicingisputforward.Onthebasisoftheaboveresearch,thispaperusespolyurethaneadhesive,stonematerialandrubberparticlesasrawmaterialsandobtainsanewroadmaterialwithcertainmixdesign

7、andmoldingmethod.Thematerialhasgoodelasticproperties,undertheactionofvehicleload,largedeformationoccursinthepavement,soastoachievethepurposeofclearingice.Inviewofthecharacteristicsofpolyurethaneelasticmaterial,thispaperputsforwardtheperformancerequirem

8、entstomeettherequirementsofthismaterial,andselectssuitablerawmaterialsaccordingtotherequirements.Theeffectofrubberparticlessizeonthestrengthandwaterstabilityofmixtureisstudied,andtheparticlesizeofrubberparticlesisdetermined.Inthispaper,