纳米ZnO改性沥青分子动力学模拟研究

为揭示纳米ZnO改性剂对沥青物理性能改善的机理,采用分子动力学模拟技术对纳米ZnO改性沥青进行模 拟研究.借助沥青四组分代表性化合物,结合沥青的元素含量、四组分相对含量试验结果构建了沥青分子模型.根据纳米ZnO形貌特点,构建了不同粒径的纳米ZnO簇团模型及纳米ZnO/沥青共混体系模型.采用分子动力学方法计算了纳米ZnO与沥青分子间的相互作用,分析了纳米ZnO在沥青中的扩散性能,研究了纳米ZnO对沥青物理模量及沥青分子结构的影响,根据分子动力学模拟结果揭示了纳米ZnO改性沥青的改性机理.研究结果表明:模拟温度为150℃左右时,纳米ZnO/沥青共混体系的范德华相互作用和非键接相互作用达到最大值,体系结构最稳定;纳米ZnO颗粒增大了沥青体系的体积模量、剪切模量和弹性模量,改善了沥青的高温性能,从而提高了沥青的抗剪切能力;同时,纳米ZnO增大了沥青质与胶质体系分子间的芳环质心距离,减缓了强极性组分的堆积,加强了支链在分子间的延展性,增加了沥青结构的致密性,从而促使沥青具有更稳定的胶体结构、更好的物理性能.     

纳米ZnO改性沥青分子动力学模拟研究

为揭示纳米ZnO改性剂对沥青物理性能改善的机理,采用分子动力学模拟技术对纳米ZnO改性沥青进行模 拟研究.借助沥青四组分代表性化合物,结合沥青的元素含量、四组分相对含量试验结果构建了沥青分子模型.根据纳米ZnO形貌特点,构建了不同粒径的纳米ZnO簇团模型及纳米ZnO/沥青共混体系模型.采用分子动力学方法计算了纳米ZnO与沥青分子间的相互作用,分析了纳米ZnO在沥青中的扩散性能,研究了纳米ZnO对沥青物理模量及沥青分子结构的影响,根据分子动力学模拟结果揭示了纳米ZnO改性沥青的改性机理.研究结果表明:模拟温度为150℃左右时,纳米ZnO/沥青共混体系的范德华相互作用和非键接相互作用达到最大值,体系结构最稳定;纳米ZnO颗粒增大了沥青体系的体积模量、剪切模量和弹性模量,改善了沥青的高温性能,从而提高了沥青的抗剪切能力;同时,纳米ZnO增大了沥青质与胶质体系分子间的芳环质心距离,减缓了强极性组分的堆积,加强了支链在分子间的延展性,增加了沥青结构的致密性,从而促使沥青具有更稳定的胶体结构、更好的物理性能.     

基于分子动力学的相变沥青物理力学性能研究

相变材料可以显著提升沥青的调温能力,减少路面温度病害.为从分子层面研究相变材料对沥青力学性能及调温能力的影响,通过分子动力学模拟技术对沥青四组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)建模,使用四组分平均分子结构模型构建了沥青分子结构模型并验证了其可靠性;进一步构建了沥青与相变材料共混体系模型,并对共混体系与沥青体系的力学性能...     

沥青自愈合阶段组分扩散的分子动力学研究

为了研究沥青在自愈合时各组分的扩散行为,采用分子模拟的方法,利用沥青四组分分析法建立沥青分子模型,并用沥青分子建立裂缝模型。模拟了不同温度、压强和老化条件下沥青四组分在愈合时的扩散过程,得到愈合模型的密度和均方位移曲线,并模拟计算了各组分的扩散系数。结果表明:沥青裂缝模型愈合分为3个过程,分别是密度恢复阶段、结构恢复阶段和愈合后分子自扩散阶段;沥青在愈合过程中的扩散系数从大到小排列分别为:饱和分、芳香分、沥青质、胶质;在沥青愈合时,升温升压能够促进沥青分子运动;相同条件下,老化沥青愈合时的扩散系数明显小于未老化沥青的扩散系数;在沥青四组分当中,胶质在愈合时的扩散系数受环境变化影响最小。     

沥青与沥青组分的差示扫描量热研究

采用沥青组分分析法和差示扫描量热仪(DSC)从微观上分析沥青的性质。试验选取ESSO 90#基质沥青及RTFO(旋转薄膜烘箱)/PAV(压力老化)基质沥青,研究了沥青的沥青质、饱和分、芳香分和胶质四组分。结果表明:DSC能较好的描述沥青内部相态随温度的变化,并与沥青宏观上的三大指标保持一致;沥青质、胶质对沥青的高温性能有影响,饱和分、芳香分对沥青的低温性能有影响;饱和分对沥青性质的影响很大。     

沥青与沥青组分的差示扫描量热研究

采用沥青组分分析法和差示扫描量热仪(DSC)从微观上分析沥青的性质。试验选取ESSO 90#基质沥青及RTFO(旋转薄膜烘箱)/PAV(压力老化)基质沥青,研究了沥青的沥青质、饱和分、芳香分和胶质四组分。结果表明:DSC能较好的描述沥青内部相态随温度的变化,并与沥青宏观上的三大指标保持一致;沥青质、胶质对沥青的高温性能有影响,饱和分、芳香分对沥青的低温性能有影响;饱和分对沥青性质的影响很大。     

天然岩沥青改性沥青性能及改性机理研究

以埃索AH-70#沥青作为基质沥青,通过不同掺量的岩沥青改性沥青性能试验,研究了岩沥青掺量对改性沥青使用性能的影响;通过沥青4组分试验和红外光谱、荧光显微和DSC差热分析,从微观角度探讨分析了岩沥青的改性机理和改性行为.结果表明:加入岩沥青后沥青胶结料的软化点升高,针入度和150℃延度降低,沥青的高温稳定性和温度敏感性得到提高,且随着掺量的增加变化幅度增大;RTFOT和PAV老化后,改性沥青软化点和针入度比增加,抗老化性能得到改善;岩沥青改性后沥青的饱和分、芳香分含量降低,胶质、沥青质含量增多,大幅提高了沥青黏附性;岩沥青粉在与沥青充分混合状态下吸收沥青轻质组分而熔胀,岩沥青的掺入改变了自由沥青的胶体体系的平衡状态,而新的平衡体系的建立对改性沥青的温度稳定性和感温性产生了重大影响.     

多因素作用下橡胶沥青老化特性研究

基于兰州市太阳辐射强度,确定了室外紫外线辐射时间与室内紫外箱加速老化试验时间的对应关系,试验过程中考虑了紫外光、氧、水、热等因素对橡胶沥青老化特性的影响.通过红外光谱、沥青四组分试验和GPC试验探究了橡胶老化过程中沥青组分含量以及分子结构变化.研究结果表明:经红外光谱分析,橡胶沥青在老化过程中羰基和亚砜基含量增多,丁二烯含量减少;组分试验表明随着老化时间的延长,沥青中的饱和分含量、芳香分、胶质逐渐减少,沥青质含量增加;橡胶沥青老化凝胶渗透色谱(GPC)分析显示,老化后橡胶沥青的数均分子量、重均分子量以及分散度都发生变化,随着老化程度的深入,沥青中的大分子量逐渐增大.     

沈四再生沥青胶体状态评价

运用针入度指数法和胶体不稳定指数法研究了沈四再生沥青的胶体状态,并与辽河90#沥青进行了横向比较。结果表明,两种沥青均属于溶胶?凝胶型结构,性能良好,辽河沥青抗老化性略强于沈四再生沥青。     

多聚磷酸改性沥青微观结构特征参数分析

采用原子力显微镜定量观测了改性前后多聚磷酸改性沥青的分子结构变化,并通过图像处理软件,研究了改性沥青特征参数的变化,建立了改性沥青的微观结构与使用性能之间的关系。结果表明：沥青质面积、胶质面积、分散介质面积、沥青质长度、沥青质个数和最大胶团半径等微观结构参数与多聚磷酸剂量有较好的相关性,这些微观结构参数与针入度、软化点、延度等分级评价指标有较好的相关性,与抗车辙因子之间有较好的相关性。     

沥青混合料分子模拟技术综述

分析了沥青混合料分子模拟技术的基本原理、主要实现手段和模拟流程, 研究了沥青分子模型构建的2类主要方法, 总结了不同时期的沥青质结构模型与不同应用场合中的集料模型, 探讨了沥青扩散现象、外加剂对沥青性能的影响机理、沥青与再生剂的融合、沥青-集料的界面作用模拟影响因素以及水、沥青老化等因素对沥青-集料黏附性的影响等问题, 展望了沥青路面材料分子模拟技术的未来研究方向。研究结果表明: 分子模拟技术可以从微观角度探究道路工程材料的性能变化与内在机理, 为材料的精确设计和定量分析奠定基础; 分子组装法是目前沥青分子模型构建的重要思路, 能够有效表征沥青材料的物化和力学特性; 集料模型的构建思路主要是根据集料的化学成分来选择构建相关晶胞, 进而代表集料的宏观特性; 分子模拟技术动态展现了沥青的扩散过程, 体现了内部各组分的扩散速率; 利用分子模拟技术可以分析沥青自愈行为的过程, 并提出不同指标来表征了各个阶段的愈合速率; 借助分子模拟技术, 可以从微观角度解释和分析沥青内部组分和外加剂对沥青性能影响; 在沥青-再生剂融合研究中, 分子模拟技术可表征再生剂扩散深度、掺入时机与再生机理等问题; 在沥青-集料界面作用研究中, 分子模拟技术可表征材料的化学组成、加载模式、模型参数与界面接触等因素的影响; 水、温度与沥青的老化等因素将会对沥青-集料界面作用产生重要影响, 通过构建含水模型可将微观模拟与宏观试验联系起来。      

泡沫沥青冷再生混合料设计方法的探讨

结合室内研究成果和工程应用经验,提出了泡沫沥青冷再生混合料的设计方法。设计内容包括:材料与级配设计、沥青及沥青发泡特性、拌和用水量的确定、试件的成型与养护、泡沫沥青最佳用量的控制指标讨论以及泡沫沥青最佳用量的确定方法等。通过实践应用证明这种基于水稳性的泡沫沥青混合料配合比设计方法可作为室内研究和工程应用的主要指导依据。     

氯化铁水溶液和氯化亚铁水溶液性能研究

通过直接水解法、沸水中水解凝聚法、加热水解法、沉淀胶溶法（pH值法）等研究了利用FeCl3和FeCl2水解法制备氢氧化铁（Fe（OH）3）和氢氧化亚铁（Fe（OH）：）溶胶的方法。详细了解FeCl3和FeCl2水溶液胶体体系的性质,为制备纳米四氧化三铁（Fe3O4）磁性液体作充分准备。乳光实验、扫描电镜（SEM）观测等证明了胶体溶液的存在,通过详细的实验观察和周密的分析,对多元弱碱盐复杂的水解过程、沉淀成分、溶液组成、液体物理化学性质的变化及影响水解过程的因素等进行了探讨。     

泡沫沥青冷再生半柔性基层性能研究

采用旧沥青路面铣刨混合料,用泡沫沥青和水泥复合作再生稳定剂进行现场冷再生碾压成型形成半柔性基层。从材料的选取与级配的组成、沥青的发泡条件、油石比出发,研究了泡沫沥青的发泡性能和泡沫沥青冷再生基层的物理性质和强度特性。试验得到了沥青的最佳发泡条件和混合料的最佳含水量和最佳油石比,表明其强度能够满足路面设计规范关于基层设计参数的要求。     

复合改性沥青浇筑式混凝土性能研究

沥青结合料在浇筑式沥青混凝土中的作用至关重要,通过对普通改性沥青、湖沥青复合改性沥青、岩沥青复合改性沥青和聚合物复合改性沥青进行基本性能对比试验,结果表明,复合改性沥青更适合用于浇筑式沥青混凝土;对3种复合改性沥青的浇筑式沥青混凝土进行刘埃尔流动度、贯入度、低温弯曲和疲劳试验,研究3种复合改性沥青的浇筑式沥青混凝土施工和易性、高温性能、低温性能和疲劳性能的差异,结果表明,岩沥青复合改性沥青浇筑式性能与湖沥青复合改性沥青浇筑式性能相当,聚合物复合改性沥青浇筑式更适合于寒冷地区使用。     

多聚磷酸改性沥青流变性能

为研究多聚磷酸(PPA)对沥青性能的影响规律与作用机理, 采用四组分分析试验和沥青三大指标试验研究了PPA对不同基质沥青化学组分的影响, 基于动态剪切流变仪(DSR)开展了沥青温度扫描试验与频率扫描试验, 分析了不同配比的PPA改性沥青、PPA/SBS改性沥青与PPA/橡胶粉改性沥青在不同温度、不同动态频率加载条件下的流变性能变化趋势。分析结果表明: 随着PPA含量(质量分数, 后同)的增加, 沥青质含量逐渐提高, 油分(饱和分与芳香分)含量减小, 沥青逐渐由溶胶结构转变成溶-凝胶结构, 沥青高温性能逐渐增强; PPA改性沥青的高温性能与基质沥青的沥青质含量相关, 沥青质含量大的基质沥青经PPA改性后其沥青质含量提升最大, 针入度降低最多, 具备更好的高温性能; 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青掺入PPA后, 其抗车辙因子分别提高了1.0~8.2、0.8~13.9与2.9~19.7 kPa, 表明PPA可有效改善基质沥青、SBS改性沥青和橡胶粉改性沥青的高温、感温及流变性能, 增强沥青的弹性特征, 提高其抵抗剪切变形能力; 与单一改性沥青相比, PPA复合改性沥青的流变性能改善效果更为明显, PPA与聚合物改性沥青之间存在良好的相容性; 随着PPA含量的增加, 沥青10℃延度逐渐降低, 当PPA含量为1.5%时, 基质沥青、SBS改性沥青与橡胶粉改性沥青10℃延度分别下降77%、64%与39%, 表明PPA对沥青的低温性能存在一定负面作用, 建议PPA含量不宜超过1.0%;PPA/SBS改性沥青最佳复配比为1.0%PPA复配3%SBS, PPA/橡胶粉改性沥青最佳复配比为0.75%PPA复配15%橡胶粉。      

复合改性沥青浇筑式混凝土性能研究

沥青结合料在浇筑式沥青混凝土中的作用至关重要,通过对普通改性沥青、湖沥青复合改性沥青、岩沥青复合改性沥青和聚合物复合改性沥青进行基本性能对比试验,结果表明,复合改性沥青更适合用于浇筑式沥青混凝土;对3种复合改性沥青的浇筑式沥青混凝土进行刘埃尔流动度、贯入度、低温弯曲和疲劳试验,研究3种复合改性沥青的浇筑式沥青混凝土施工和易性、高温性能、低温性能和疲劳性能的差异,结果表明,岩沥青复合改性沥青浇筑式性能与湖沥青复合改性沥青浇筑式性能相当,聚合物复合改性沥青浇筑式更适合于寒冷地区使用。     

泡沫沥青混合料特性研究

文中从泡沫沥青发泡机理、发泡特性及泡沫沥青混合料设计要求方面说明泡沫沥青混合料的性质。通过加入不同剂量的水泥添加剂、石灰、石灰和水泥组合添加剂,研究添加剂对泡沫沥青混合料力学性能的影响。     

聚合物纤维加筋沥青砼的应用研究

聚合物纤维加筋沥青砼是一种新型的高等级公路道面材料.本文从理论和实践出发,论述了聚合物加筋材料的作用机理,聚合物加筋沥青砼的配合比设计及施工工艺等相关技术问题.