大孔隙聚氨酯混合料是一种以聚氨酯取代沥青作为胶黏剂,具有透水功能的新型道路铺装材料,其路用性能优异,可常温施工,具有节能环保的特点,可助力“海绵城市”建设,是未来路面铺装新材料的一个重点研究方向,但水稳定性不足的缺陷成为其推广应用的瓶颈。因此本文针对大孔隙聚氨酯混合料水稳定性不足的缺陷,通过对聚氨酯混合料强度形成机理的分析,从聚氨酯胶黏剂抗水解性能的提升以及聚氨酯与石料界面粘结性能的改善入手,寻找提升大孔隙聚氨酯混合料水稳定性的方案,并对改善后的混合料综合路用性能进行验证。首先,在聚氨酯胶黏剂的抗水解性能改善研究中,通过分析单组份聚氨酯胶黏剂的水解作用机理,提出添加聚合碳化二亚胺（Polymerized Carbodiimide,简称PCDI）来抑制聚氨酯水解的改善方案。针对不同PCDI掺量（0%、0.5%、1%、1.5%、2%、3%）的单组份聚氨酯进行吸水率、拉伸强度和断裂伸长率实验,研究聚氨酯试件中PCDI掺量对其吸水率、拉伸强度和断裂伸长率影响。结果表明,随着聚氨酯试件中PCDI掺量的增加,其吸水率先下降后上升,PCDI掺量为0.5%时,吸水率最低;拉伸强度随PCDI掺量的增加先上升后下降,当PCDI掺量为1%时拉伸强度最高,其原因是随着PCDI掺量的增加,PCDI与聚氨酯硬段中的羧基产生反应,导致聚氨酯中硬段含量下降,硬段含量达到某一定程度时,拉伸强度达到峰值,而硬段含量过高或过低,拉伸强度均会有一定程度下降;断裂伸长率随PCDI掺量变化不明显,但显著高于未掺加PCDI的试件。综上说明掺加PCDI可有效改善聚氨酯抗水解性能,其最佳掺量为1%。其次,在聚氨酯与石料的界面粘结性能改善研究中,提出添加硅烷偶联剂（KH550和KH560）来提高聚氨酯与石料界面之间的粘附性,对不同硅烷偶联剂掺量（0%、1%、2%、3%、4%、5%）的聚氨酯试件进行接触角和剥离强度实验,研究硅烷偶联剂种类和掺量对聚氨酯表面能、粘附功和剥离强度的影响。结果表明,随硅烷偶联剂掺量的增加,聚氨酯的表面能先减少后增加,KH550和KH560的最佳掺量分别为2%和4%,其表面能分别为21.22m J/m2和26.31m J/m2;粘附功先增加后降低,KH550和KH560的最佳掺量分别为2%和3%,其粘附功比普通聚氨酯分别提升18.56%和13.99%;剥离强度先上升后下降,KH550和KH560的最佳掺量分别为2%和3%,其剥离强度比普通聚氨酯分别提升20.65%和16.66%。分析其原因为,随着聚氨酯胶黏剂中硅烷偶联剂掺量增加,聚氨酯胶黏剂内硅烷偶联剂产生的Si-O-Si结构也会增多,从而提高聚氨酯与石料间的黏附性,但这也会导致聚氨酯结构中硬段和软段之间微相分离程度的增加,该微相分离程度增加时,会一定程度减小硬段与软段之间的作用力,导致聚氨酯与石料粘附性的降低,因此硅烷偶联剂存在最佳掺量。综上研究,选择KH550,最佳掺量为2%。最后,对改善后的大孔隙聚氨酯混合料（掺加1%PCDI,2%KH550）的各项路用性能进行验证。路用性能试验包括马歇尔稳定度、动稳定度、低温弯曲试验以及水稳定性试验,其中水稳定性实验采用了浸水飞散、浸水马歇尔、冻融劈裂实验三种常规实验方法,并与提出的优化水稳定性实验方法进行了对比。结果表明,结果发现:改善后的大孔隙聚氨酯混合料的马歇尔稳定度、动稳定度及低温弯拉应变分别为46.25KN,37474次/mm和34250.50με,与普通聚氨酯混合料无显著性差别,但远超于同级配的OGFC沥青混合料。对于水稳定性而言,由于聚氨酯混合料在强度大幅下降时,其质量损失仍可保持较小的值,故评价聚氨酯混合料的水稳定性时不适合只采用浸水飞散实验。对于浸水马歇尔、冻融劈裂和优化劈裂强度试验,改善后的大孔隙聚氨酯混合料的稳定度残留比、DSR及剩余劈裂强度比分别为89.03%、76.33%及82.36%,显著高于普通聚氨酯混合料,分别提升50.80%、98.31%及60.07%,DSR及剩余劈裂强度比略低于OGFC沥青混合料,分别低8.42%和0.15%。说明改进后的大孔隙聚氨酯混合料水稳定性得到显著改善,已经接近于OGFC沥青混合料,综合路用性能显著优于OGFC。