發(fā)布時間：2018-11-14 19:04

【摘要】：隨著我國公路網逐步完善,有相當數(shù)量的瀝青路面即將達到使用壽命,面臨著大修乃至重建,本著可持續(xù)發(fā)展的理念,瀝青路面再生技術得到了蓬勃發(fā)展。再生劑材料能否很好的起到“再生”效果主要取決于再生劑的擴散影響深度,因此再生劑擴散問題的研究是非常有必要的,且具有重要的意義。限于傳統(tǒng)試驗方法的局限性,結合再生霧封層技術的使用條件,用分子動力學模擬的方法對不同溫度下再生劑的擴散問題進行研究,首先構建分子動力學模型。參考目前分子模型的最新研究成果,選取了12種分子表征瀝青材料;并根據(jù)未老化瀝青、短期老化瀝青、長期老化瀝青及再生劑的四組分試驗,計算不同材料各種分子的數(shù)量,構建分子模型。在此基礎上選取力場參數(shù)、勢能函數(shù)、邊界條件、溫度壓力控制條件、時間步長等計算參數(shù)。根據(jù)熱力學參數(shù)和輸出圖像信息對模型進行驗證,結果顯示系統(tǒng)穩(wěn)定過程與現(xiàn)有的瀝青膠體理論十分吻合,表明該模型能夠較好的表征瀝青材料和再生劑材料。其次對擴散機理進行分析。在進行擴散模擬之前對瀝青和再生劑進行系統(tǒng)弛豫,而后對常溫25℃下長期老化瀝青和再生劑之間的擴散進行模擬,一方面從熱力學能量交換角度考慮,分析擴散過程的驅動作用力和抑制作用力,結果表明范德華力和電場力是推動擴散進行的驅動作用力,且該過程為自發(fā)進行的,并沒有明顯抑制作用項,擴散過程會隨著范德華勢能和電勢能的穩(wěn)定而結束;另一方面,利用基于系統(tǒng)均方位移計算所得的擴散系數(shù)指標,以及原子擴散方向位移概率分布指標,分析分子遷移規(guī)律。結果表明擴散過程是相互的,在再生劑分子向瀝青中遷移的同時,瀝青分子也在向再生劑中運動,且再生劑分子和瀝青分子能夠短時間內填充對方結構內部微觀空隙,并繼續(xù)沿著空隙不斷運動。模擬分析溫度對擴散的影響,能量分析結果顯示溫度的升高能夠降低擴散過程對分子勢能的依賴,體系范德華勢能和電勢能下降減緩。但是擴散系數(shù)計算結果表明溫度升高,分子運動更加活躍,再生劑和瀝青的擴散系數(shù)總體上呈增大趨勢。這也證明再生劑和瀝青間的相互擴散除了分子力的影響,分子熱運動也是一項非常重要的影響因素。模擬分析瀝青老化程度對擴散的影響,瀝青的結構差異對系統(tǒng)內能量交換有較大的影響,對于范德華勢能,短期老化瀝青組下降速率較其他兩組大,其次是長期老化瀝青組;對于電勢能,未老化瀝青組下降最明顯,其余兩組基本相同。擴散系數(shù)和位移分布計算結果表明再生劑在長期老化瀝青中擴散速率最大,短期老化瀝青組次之,這主要是由于老化瀝青的多孔結構;而瀝青的擴散受自身結構影響,短期老化瀝青擴散最快,其次是長期老化瀝青。最后對不同成分的擴散規(guī)律進行歸納分析,結果顯示,再生劑四種分子中,飽和酚A最利于擴散的發(fā)生,其次是飽和酚B和芳香酚B,芳香酚A最不利于擴散的發(fā)生。對比四種分子的結構,可以發(fā)現(xiàn)鏈狀小分子更容易擴散。多環(huán)體型分子不利于擴散的發(fā)生。通過對瀝青成分擴散結果的分析,總結出重質組分中半徑較小的分子或鏈狀低芳香環(huán)含量分子更利于擴散。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U414

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 于維釗;喬貴民;張軍;胡松青;;瀝青質在石英表面吸附行為的分子動力學模擬[J];石油學報(石油加工);2012年01期

相關博士學位論文 前1條

1 李進;瀝青再生劑擴散行為及其影響因素研究[D];中國石油大學;2010年

相關碩士學位論文 前3條

1 郄磊堂;再生霧封層技術的應用研究[D];長安大學;2012年

2 丁勇杰;基于分子模擬技術的瀝青化學結構特征研究[D];重慶交通大學;2013年

3 徐霈;基于分子動力學的瀝青與集料界面行為虛擬實驗研究[D];長安大學;2013年

，

本文編號：2332029