基于分子模拟技术的路用沥青感温性研究

发布时间：2020-09-29 08:14

　　改革开放40年来,我国的高速公路发展取得了巨大成就,而路用沥青感温性的问题仍未得到根本的解决。作为沥青使用性能的核心指标,感温性影响着沥青路面高低温区段的宏观功能体现。沥青对路面车辙贡献较高。沥青在高温区段对温度敏感,则会加重沥青的车辙病害。沥青路面低温性能是沥青的低温抗裂能力的主要影响因素。沥青在低温区段对温度敏感,则会加速沥青脆裂,造成路面开裂病害。因此,沥青感温性研究对提高路面使用性能和服役时间具有重要意义。本文通过模拟—试验—理论相结合的研究思路,探究沥青感温性的微观性质特征与宏观性能表现之间的关系,试图得到沥青感温性的微观影响机理和微宏观变量之间的相关关系,为今后沥青感温性的研究提供一定的方向和基础。选取盘锦90#沥青,中海油90#沥青、盘锦90#SBS改性沥青、中海油90#SBS改性沥青、长期老化后的盘锦90#沥青,长期老化后的中海油90#沥青六种沥青样本作为研究对象。利用四组分组装法,构建沥青分子模型。通过Materials Studio软件进行200ps的分子动力学模拟,以求观测其微观性质。通过对沥青分子结构密度、溶解度参数、均方位移等指标的计算判断分子模型的合理性和平衡性。运用E-d-m法计算沥青分子的结构参数。通过内聚能密度的计算研究沥青高温性能在微观层面上的表现。通过玻璃态转化温度的计算研究沥青低温性能在微观层面上的表现。并验证了利用溶解度参数估算玻璃态转化温度的合理性。利用总体径向分布函数图研究沥青分子的结构状态。利用代表原子苯环碳的径向分布函数图探究代表原子的微观聚集状态。对六种沥青样本进行基本性能试验,把握其总体性能。分别对六种沥青样本进行动态剪切流变试验、低温小梁弯曲蠕变试验测定其复数模量、相位角、车辙因子、弯曲蠕变模量、蠕变速率m等指标,评价沥青的高低温性能。选用复数模量与温度双对数回归直线的斜率作为评价沥青高温感温性的指标。选用弯曲蠕变模量与温度双对数回归直线的斜率作为评价沥青低温感温性的指标。通过灰关联分析沥青微观结构参数与高低温沥青感温性的关联程度。通过多元线性回归分析得到沥青结构参数与沥青高低温感温性的回归方程。推论出影响沥青温度敏感性的微观参数的影响机理。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

车辙,感温性,沥青

图 1.2 车辙（左）.1.3 国内外研究现状沥青感温性是评价沥青质量的核心指标，进而可以推测其能保持路面功能的温度通道路沥青在高等级公路工程的使用技术的相关指标，沥青感温性指标的研究再次究内容[12],[13]。针入度指数 PI 是一种非常常度对数与温度线性相关，认定沥青软化点是通过求得25℃到软化点间针入度对数与[14]，PI 作为一种评价沥青感温性能的技术深入研究，提出沥青粘度-温度指数 VTS；

核磁共振,微观体系,沥青

图 1.3 沥青微观体系认为沥青是由沥青质、胶质、芳香分和饱和分组出了沥青的组分构成，同时也希望在微观层面上而产生的反应变化，以便从本质上解释沥青的宏微镜(SEM)，红外线光谱（IR）、核磁共振（NMR在沥青材料微观结构的研究中，并取得了诸多成结构和相态结构分析，着重研究了共混物两相的，提出了流变方程来表示聚合物改性沥青流变性r 最早利用 AFM 观察到“蜂形结构”等[25]。学者们术与沥青结构研究结合起来，来推测沥青种种宏观分子的静态结构和动态行为，功能分为预测型（预象机理）两类，近年来广泛应用于药物设计、材

盘锦,沥青质,沥青,分子式

二甲基萘作为芳香分的代表分子[39]。沥青质的结构特征较为复杂，其特征总体而言则是芳环高度缩合，且带有较长支链和其他少量原子的大分子结构，且不同地区生产的沥青其沥青质结构特征也有明显不同，相应的，对于胶质的研究也出现了不同的结果，王大喜等人通过核磁共振分析，发现胶质分子是由稠环芳烃和脂肪烃与短烷烃链互相连接成，并夹杂着硫、氮、氧等少量其他原子[40]。而 OldenburgT B P 等通过气相色谱分析-质谱法分离出胶质的结构，则为高度缩合的芳环和环烷烃与短支链的组合[41]。因此胶质分子的选用也应该根据所选沥青样本的实际情况来确定。王岚曾在胶粉与沥青的相容性研究中对盘锦 90#沥青的组分结构进行了模拟，并对其进行了验证，因此盘锦 90#沥青的分子选用可参考其所选组分分子结构[42]。于共奇在对重质油溶解性研究中选用了绥中（中海油 90#沥青的产地）重质油组分的相关结构，因此中海油 90#沥青的组分分子选取可参考其研究[43]。不同沥青样本各组分以及 SBS 改性剂代表分子式如图 2.1~2.7 所示：

【相似文献】