再生沥青中新旧沥青混溶过程的微观分析研究

发布时间：2023-10-22 13:54

　　对于沥青再生技术而言,再生中新旧沥青的混溶过程是一个关键问题,其直接影响着合适的新沥青胶结料等级及其用量的确定,并对保障沥青再生效果及沥青路面的路用性能具有重要意义。为此本文采用分子动力学方法,从分子尺度构建新旧沥青混溶模型,在微观模拟新旧沥青混溶过程的同时,计算分析再生沥青的宏观物理性能。主要研究如下:首先,选择平均分子模型构建基质沥青分子模型,采用添加官能团表征老化的方式构建老化沥青分子模型,选取芳香和链状两种分子模型作为再生剂分子代表,分别构建了基质沥青、老化沥青和再生剂老化沥青的晶胞模型。在模拟中使用COMPASSⅡ力场、NVT和NPT系综,并施加周期性边界条件,采用Nose-Hoover法控制温度、Andersen法控制压强,采用Atom based法计算范德华非键作用、Ewald法计算静电非键作用。其次,对所构建的沥青和再生剂分子模型进行热力学性质的验证,计算其密度、表面自由能、内聚功、内聚能和溶解度,将计算结果与已有实验数据相对比,发现模拟数据结果均在合理范围内,表明所构建的模型能够较好地表征沥青和再生剂材料的特性,适用于接下来的模拟计算。然后,基于实际工程中再生沥青的过...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 新旧沥青混溶状态研究现状
        1.2.2 新旧沥青混合程度评价研究现状
        1.2.3 新旧沥青扩散理论研究现状
        1.2.4 分子动力学模拟研究现状
        1.2.5 沥青材料的分子动力学研究现状
    1.3 研究目标、方法和技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
第二章 分子动力学基本理论
    2.1 分子动力学基本方程
        2.1.1 牛顿运动方程
        2.1.2 拉格朗日运动方程
        2.1.3 Hamilton运动方程
    2.2 分子力场
        2.2.1 分子力场分类
        2.2.2 分子力场应用
    2.3 势能函数
    2.4 边界条件
        2.4.1 非周期性边界条件
        2.4.2 周期性边界条件
    2.5 热力学控制系统
        2.5.1 系综
        2.5.2 温度控制方法
        2.5.3 压力控制方法
    2.6 本章小结
第三章 分子动力学模型建立及验证
    3.1 沥青分子模型构建
        3.1.1 基质沥青分子模型
        3.1.2 老化沥青分子模型
        3.1.3 再生剂分子模型
    3.2 模拟参数及计算细节
        3.2.1 时间步长
        3.2.2 热力学参数
        3.2.3 非键设置
    3.3 热力学性质及模型验证
        3.3.1 密度
        3.3.2 表面自由能及内聚功
        3.3.3 内聚能密度
    3.4 本章小结
第四章 新旧沥青混溶过程微观分析
    4.1 新旧沥青层状模型建立
    4.2 新旧沥青混溶模拟输入条件
    4.3 新旧沥青混溶模型数据分析
        4.3.1 混溶过程密度分析
        4.3.2 混溶过程相对浓度分析
        4.3.3 混溶过程能量分析
    4.4 本章小结
第五章 再生沥青性能微观分析研究
    5.1 再生沥青混合模型建立
    5.2 再生沥青混合模拟输入条件
    5.3 再生沥青微观性能数据分析
        5.3.1 扩散系数
        5.3.2 径向分布函数
        5.3.3 相互作用能
    5.4 再生沥青性能影响因素及机理分析
        5.4.1 温度影响因素
        5.4.2 再生剂影响因素
        5.4.3 再生剂含量影响因素
        5.4.4 再生剂作用机理
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
主要参考文献



本文编号：3856646