表面活性剂对水环境中沥青自愈合的影响

为探究在水环境中加入表面活性剂对沥青迁移及沥青自愈合的影响。文中首先构建了沥青-表面活性剂溶液-沥青的分子结构模型,运用分子动力学得到了表面活性剂作用下,在水环境中的沥青迁移微观机理;同时利用自制的试验对表面活性剂作用下的水环境中沥青迁移做出验证。微观模拟的结果表明,十二烷基苯磺酸钠溶液与上、下两侧的沥青分子间均存在吸附作用;十二烷基苯磺酸钠分子和两个沥青分子之间均存在相互作用。宏观试验的结果表明,转子上的沥青重量有所增加,在十二烷基苯磺酸钠的作用下实现了水环境中沥青的迁移及自愈合。

沥青自愈合性能影响因素探究及CT扫描细观分析

为了直观研究沥青的自愈合性能,采用BBS(binder bond strength)拉拔实验探究温度、水分、老化及改性剂对沥青自愈合性能的影响,并利用CT(computed tomography)扫描实验,从细观角度观测沥青在不同条件下的自愈合进程。BBS实验结果表明:较高温度与干燥条件有利于沥青的自愈合,水分不利于沥青的短期与长期愈合,但能够提高中期阶段的愈合率;4.5%(质量分数)SBS改性沥青的愈合性能与多次破坏-愈合循环后的稳定强度均低于基质沥青,且其愈合性能对老化作用的敏感度较低。CT实验结果表明沥青的愈合进程主要包括“聚合、圆润化及外移”三特征。CT扫描图像验证了高温干燥条件对沥青自愈合的有利影响及对SBS改性剂的不利影响。

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。

综论沥青的疲劳损伤自愈合行为:理论研究,评价方法,影响因素,数值模拟

沥青混凝土是常见的筑路材料之一,沥青路面以其行车舒适、低噪声、耐磨耗等优势被广泛应用于我国高等级公路。在车辆荷载及环境温度的反复作用下,沥青路面易产生疲劳损伤,若未及时察觉,疲劳损伤会不断累积汇集产生裂缝,降低路面的使用寿命,危及行车安全。与此同时,研究者通过试验发现,在一定条件下,沥青混凝土具有强度恢复及裂缝自修复能力,这种自愈合能力与胶结料沥青有较大关系。因此,为延长沥青路面使用寿命,降低运营过程中的养护成本,沥青的自愈合特性成为近年来国内外研究的热点问题。研究者结合室内试验与现代物相技术,提出基于力学、能量角度的沥青疲劳损伤自愈合评价指标,研究了沥青化学组成、改性剂、外界环境及加载方式等因素的影响,并试图借助宏观、微观理论解释沥青疲劳损伤愈合的过程。目前,关于沥青疲劳损伤愈合的评价方法、评价指标的有效性及理论模型的适用性尚未有定论,仍需进一步探索。基于上述问题,研究者对沥青疲劳损伤自愈合行为及相关理论开展进一步研究。研究结果表明,宏微观力学、分子扩散等理论可从一定程度上解释沥青疲劳损伤强度恢复行为和微观界面愈合行为。将沥青剪切、断裂试验和现代物相技术等作为研究方法,采用力学、能量等指标可从不同角度对沥青的自愈特性进行评价。同时采用疲劳损伤愈合行为方程及分子动力学模拟作为愈合过程数值模拟,将基本理论方程与分子尺度模拟结合,对沥青宏观及微观愈合行为进行数值表征,研究结果为其演化机制及特性描述提供参考。本文参考国内外研究成果,综述了沥青疲劳损伤自愈合特性的研究现状,其中包括沥青自愈合行为理论、沥青疲劳损伤自愈合能力评价方法及指标、沥青疲劳损伤自愈合特性影响因素、沥青疲劳损伤自愈合行为数值表征,最后展望了其未来的研究方向。

纳米蒙脱土对沥青愈合性能的影响研究

通过“疲劳-愈合-疲劳”试验评价纳米蒙脱土(NMMT)对沥青自愈合性能的影响,并且将愈合指标与物理性能指标进行拟合。结果表明NMMT改性沥青的自愈能力有所增强,且掺量对其自愈能力有较大的影响,随着掺量的增加其初始模量恢复能力逐渐减弱,但自愈后所恢复的模量其抵抗荷载作用的能力有所增强;当掺量为1%时改性沥青具有较好的自愈性能;改性沥青自愈后初始模量恢复的能力HI与软化点指标存在着较强的线性关系,通过软化点可以较好的评价其初始模量的恢复能力。

可充电自愈合路面技术研究

采用无线充电、道路能量收集及自愈合技术,研究一种新的可为汽车充电的可持续道路。同时利用多学科交叉方法弥补了这些单边技术发展带来的鸿沟,以达到最佳的能量转移和转化。通过理论分析、数值模拟及实验研究可持续道路,开发自愈合沥青的热量和损失模型。

广西地区高速公路沥青材料自愈行为研究

文章为了评估广西地区路用沥青材料的纳米裂纹的温度自愈特性,研究不同温度下70^(#)道路石油沥青及其老化后的裂纹温度自愈行为。利用分子模拟技术建立基质沥青和老化沥青分子模型,在沥青模型中施加了1 nm的真空层模拟裂纹,在不同温度下进行了沥青的自愈合动力学计算,并采用扩散系数和相对浓度分布等方法研究了沥青裂纹的温度自愈现象。结果表明,70^(#)基质沥青拥有较好的自愈能力,沥青裂纹的温度自愈过程可以分为三个阶段,其中裂纹自愈阶段在沥青的自愈中起着关键作用;沥青的自愈行为与温度明显相关,温度越高,沥青裂缝的自愈速度越快;不同温度下沥青的自愈行为表现出相似的规律性,而随着沥青的老化,沥青的自愈合性能明显减弱,老化的沥青需要再更高的温度和更多的自愈时间来修复裂纹。