有机蒙脱土改性沥青抗老化性及其分子模拟试验

为延长沥青路面的使用寿命，延缓沥青因光氧造成的老化，探究了不同类型有机蒙脱土(OMMT)对改性沥青抗老化性能的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪对OMMT的微观结构进行表征；并采用傅立叶变换红外光谱仪、全自动比表面和孔径分布分析仪及同步热分析仪对OMMT的官能团、微孔结构及热稳定性进行了评价。将OMMT应用于基质沥青，对其流变性能进行研究；同时采用3种不同的老化方式探究不同类型的OMMT对改性沥青的影响。最后采用分子动力学法从微观层面上对OMMT改性沥青的物理老化现象进行模拟，分析沥青分子在运动过程中分子间的相互作用关系。研究结果表明：有机基团通过离子交换进入蒙脱土层间，提高了层间的吸附能力；沥青混合料拌合温度下OMMT拥有较好的热稳定性，初始分解温度大于200 ℃；其中双十八烷基二甲基氯化铵(DDAC)OMMT和十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)OMMT制备出的改性沥青均表现出较好的高温抗变形能力。OMMT层间结构越大和苄基的存在均可以提高对沥青分子的约束能力，阻碍沥青分子间的相对运动；同时较大层间的OMMT更易产生剥离结构，可有效阻隔紫外线及氧气分子进入沥青，减缓沥青老化。ODBA-OMMT改性沥青的抗老化性能最佳，DDAC-OMMT改性沥青次之，Na-OMMT改性沥青最差。分子动力学模拟物理老化后的OMMT改性沥青分子状态相对活跃，DDAC-OMMT改性沥青相对自由体积增长最大，ODBA-OMMT改性沥青分子的迁移率最高。研究结果为合理选择OMMT改性剂，增强改性沥青的抗老化性能提供了参考和理论支撑。     

活化煤矸石协同胶粉改性沥青交互特性研究

为揭示胶粉(CR)与活化煤矸石粉(AG)和轻质油(OL)3种组分对沥青黏结料宏观性能影响规律和交互作用机理，以推动固废在路面材料中的资源化应用和发展。通过响应面试验设计研究了不同组分间的交互效应，建立了3种组分梯度掺量与沥青宏观性能间的映射关系，确定了最优组分配比，从流变性能、微观角度和分子层面探明了不同组分间交互特性对沥青服役品质的协同增效机制。研究结果表明：CR的结构形态和溶胀效果对沥青的物理性能起到了决定性作用，且CR与AG和OL的交互效应明显，当CR、AG和OL的掺入量分别为17.27%、2.28%和1.34%时，沥青的常规物理性能可达到最佳；在AG和OL组分的协同作用下，胶粉可以与沥青形成稳定的复合结构，改善沥青的高温流变性能、高温抗剪切性能、中温抗疲劳损伤性能及低温柔韧性；基于分子动力学模拟发现，采用3种组分复合改性沥青，可以增强界面复合体系中的非共价键键合形式，提升其界面吸附效果，其中，氢键和范德华力在短程相互作用中占据主导地位。研究结果可为复合改性沥青技术的指向性设计与应用提供理论基础与科学指导。