北方地区冬季,路面结冰严重影响了人们的交通出行安全。以沥青为胶黏剂的低冰点路面耐久性差,而沥青自应力弹性铺装路面除冰效果有限,耐久性不足。目前,以聚氨酯为胶黏剂的除冰路面,因为聚氨酯混合料的弹性模量较低,且疏水改性聚氨酯材料具有憎冰性,在路面表层使用有望获得较好的防冰或除冰性能。为了进一步提高聚氨酯混合料的除冰性能,本文在参考国内外大量研究的基础上,提出从两个方面进行改善:首先通过聚氨酯疏水改性和在路面喷涂超疏水涂层以降低冰-路之间的黏附力;然后掺加橡胶颗粒以降低聚氨酯路面的弹性模量,使得冰层在车辆的碾压下更容易破碎。首先,选择三种改性剂（PCDI、HPDMS、HDTMS）对聚氨酯进行疏水改性,采用接触角评价聚氨酯疏水改性的效果,使用拉伸强度和断裂伸长率试验评价改性聚氨酯的力学性能,采用红外光谱和AFM试验分析改性聚氨酯微观的改变。结果表明:HPDMS的疏水改性效果最好,HPDMS的最佳掺量为2%,此时接触角为89.44°;浸水前改性聚氨酯的力学性能均低于未改性聚氨酯。浸水后,HPDMS改性聚氨酯的力学性能最佳,在HPDMS掺量为2%时,聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率达到最优,分别为7.31MPa和194.38%;HPDMS改性聚氨酯中出现了Si-CH3和Si-O-Si键,Si-O-Si向表面迁移使得聚氨酯表面粗糙度提高,疏水性能增强。HPDMS改变了聚氨酯内部的微相分离程度,使得浸水前改性聚氨酯的力学性能下降,浸水后力学性能提高;综合接触角和力学性能结果选择HPDMS作为疏水改性剂,改性剂最佳掺量为2%。其次,对聚氨酯混合料进行高弹设计,根据AC-13和SMA-13级配聚氨酯混合料弹性模量的可调整性,选择了合适的级配。根据混合料的压实效果确定了四种橡胶聚氨酯混合料的胶石比,采用抗压回弹试验评价橡胶颗粒对混合料弹性模量的影响,使用冻融劈裂试验评价橡胶颗粒对混合料水稳定性的影响。结果表明:AC-13级配聚氨酯混合料的弹性模量可调整性更大;较大粒径的橡胶颗粒掺入混合料之后会出现回弹,采用增加聚氨酯用量的方式降低回弹;橡胶颗粒的掺入显著降低了混合料的弹性模量,0.6～1.18mm粒径橡胶聚氨酯混合料的弹性模量为246.37MPa,相较于未改性试件下降了39.95%;HPDMS改性聚氨酯混合料的水稳定性最好,其TSR为84.73%。随着橡胶粒径的增大,会使得聚氨酯混合料冻融前后的劈裂强度逐渐下降,但是TSR保持在60%左右;综合弹性模量和冻融劈裂强度结果,选择0.6～1.18mm粒径的橡胶颗粒掺入聚氨酯混合料中,胶石比为7%。第三,采用SiC/SiO2微纳米材料与KH550水解液制备超疏水涂层,研究了超疏水涂层对路面除冰性能的影响。根据接触角与涂层的完整性确定涂层溶液中各组分的比例,采用直剪除冰试验评价涂层的除冰性能。结果表明:三种不同SiC/SiO2比例条件下,在SiC:SiO2为1:2时,涂层的接触角最大,其值为166.52°。随着涂层溶液中纳米颗粒含量的增加,涂层的接触角增大,但是涂层更容易开裂;HPDMS改性聚氨酯混合料的直剪强度相较于未改性试件降低了35%,而三种涂层试件的直剪强度相较于未改性试件均有较大幅度的增长,原因可能是水在结冰过程中浸润到表面的微纳米结构与涂层开裂形成的空隙中,进而导致冰与涂层之间的黏附力不降反升。最后,采用冰层破裂试验对橡胶聚氨酯混合料的破冰性能进行评价,使用斜剪除冰试验研究了冰层厚度对未改性聚氨酯混合料、HPDMS改性聚氨酯混合料和橡胶聚氨酯混合料除冰效果的影响,采用摆式仪对三种混合料的抗滑性能进行了检验。结果表明:橡胶粒径为0.6～1.18mm的聚氨酯混合料相较于未改性试件破裂功降低了41.0%;随着冰层厚度的增加,三种试件的斜剪强度逐渐增加,在10mm冰层厚度条件下,橡胶聚氨酯混合料试件的除冰效果最好,斜剪强度相较于未改性试件下降了74.7%;HPDMS改性对聚氨酯混合料的抗滑性能影响较小,橡胶颗粒对聚氨酯混合料抗滑性能提升显著。