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。