沥青微观组成结构对低温性能影响机理的研究

发布时间：2021-06-13 12:43

　　路面的低温开裂问题是我国北方高寒地区面临的主要问题,极大地缩短了道路的使用寿命。沥青路面低温性能的好坏主要取决于沥青的性能,因此提高沥青的低温性能是高寒地区急需解决的问题。目前,国内外学者对于沥青低温性能开展了大量研究。但由于沥青组成结构极其复杂,现有研究难以表征沥青复杂的分子组成结构对低温性能的影响,且现有评价方法忽略了沥青受长期低温作用时的物理硬化现象及物理硬化对应力松弛能力的影响,使得到的温度应力低于实际使用时沥青中产生的应力,高估了沥青的低温性能。鉴于此,本文基于动态剪切流变仪确立了考虑物理硬化和应力松弛共同作用的沥青低温性能评价方法,并基于分子动力学模拟,揭示了沥青的微观组成结构对宏观低温性能的影响机理。首先,提出了基于8mm平行板的动态剪切流变仪研究沥青低温性能的试验方法,试验仪器普遍且能弥补弯曲梁流变试验（BBR）消耗样品量大的缺点。基于WLF方程、广义Maxwell模型、修正Kelvin-Voigt模型和Boltzman线性叠加原理确立了考虑物理硬化和应力松弛共同作用的沥青低温性能评价方法,提出以硬化应力作为沥青在长期低温作用下的开裂性能评价指标。其次,采用动态剪切流变... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

沥青的热流率曲

代表

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-37-温度298K，Nose-Hoover控温，进行100ps的动力学模拟。(a)(b)图4-2沥青质苯酚优化前后的结构和能量变化4.1.3沥青模型的验证沥青模型的准确性可以从化学组成、宏观性能等角度进行验证。化学组成方面可以采用组分含量和元素含量进行验证。宏观性能通常用密度进行验证。（1）元素组成及组分含量表4-3是模型计算的元素组成和四组分含量与实测结果的对比。由表所示，沥青模型的各元素和各组分含量与实测结果相近，碳氢比相近，说明模型与真实沥青具有相近的芳香环结构。因此，模型在化学组成方面可以较准确地描述沥青的微观组成结构。（2）密度分子动力学模拟达到平衡后，计算温度298K，压强1atm条件下的密度。如表4-4所示，模型计算得到的密度比实际测量的沥青密度略低。这是由于力场对势函数进行了近似，采用一定的截断半径（15.5）计算分子间的长程相互作用，而模型的边界长度约为50。模型空间尺度远大于长程力截断半径，低估了分子间的内聚力，导致模型的密度偏校如果不对力场进行近似，会大大增加模型的计算量，延长计算时间。2003004005006007008009000100200300400500能量(kcal/mol)优化步数优化前优化后

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]碳纳米管/聚合物复合改性沥青界面增强机制及流变特性研究[D]. 王鹏.哈尔滨工业大学 2017
[2]沥青与矿料界面作用机理及多尺度评价方法研究[D]. 郭猛.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]物理硬化对沥青材料低温性能影响机理研究[D]. 刘明鹏.哈尔滨工业大学 2019



本文编号：3227531