不同老化方式下新旧沥青的扩散融合

分别制备了热氧老化沥青和热氧-紫外老化沥青,构建了新、旧沥青双层扩散模型,并且通过相对浓度与扩散系数的模拟计算、拉拔试验与荧光显微镜试验研究了新、旧沥青扩散融合程度与温度、沥青四组分的关系.结果表明:热氧-紫外老化沥青更不易与基质沥青扩散融合,与基质沥青的黏附性较差;在10~40℃内,新、旧沥青能够快速扩散融合,超过40℃后,升高温度对扩散融合的促进作用逐渐减小,且对热氧-紫外老化沥青与基质沥青的扩散融合促进作用的减小速率更大;沥青四组分扩散系数的大小顺序依次为:饱和分>芳香分≥胶质>沥青质,经紫外老化后,四组分的扩散系数均有所下降,沥青质的降幅最大.

新-旧沥青界面再生流变特征及分子动力学模拟研究

为扩展研究新-旧沥青界面再生融合行为的方法,量化表征界面再生融合速率、融合程度等参数,通过构建新-旧双层沥青试样模型,分别基于动态剪切试验(DSR)测试试样界面的再生流变特征,基于分子动力学系统(MS)模拟试样界面的再生机制和过程,同时验证不同试验条件下试样界面再生流变特征测试结果。研究结果表明:随着新添沥青标号的增加,新-旧沥青界面再生融合程度显著增大,再生融合速率明显提高;随着加热时间的增加,新-旧沥青界面再生融合程度逐渐增大,但再生融合速率呈指数递减;随着加热温度的增加,高标号新添沥青的界面再生融合程度和界面再生融合速率均呈线性增大,而低标号新添沥青呈抛物线形增大;分子动力学系统模拟计算结果与动态剪切流变特征实测结果具有较好的关联性,表明选取的分子结构模型和计算参数合理,采用分子动力学技术模拟新-旧沥青界面再生融合行为的方法和思路是可行的。

新旧沥青界面融合实测与耗散粒子动力学模拟

为扩充新旧沥青界面再生融合特征的研究手段,多尺度量化剖析新旧沥青界面再生融合速率、融合程度等行为参数,通过动态剪切流变试验,基于细观尺度实测研究新旧沥青界面再生融合规律;通过耗散粒子动力学,基于介观尺度模拟研究新旧沥青界面再生融合机理行为并验证动态剪切流变试验实测结果。分析表明:加热温度、加热时间均与新旧沥青界面再生融合程度呈正相关关系,加热温度与新旧沥青界面再生融合速率呈线性正相关关系,加热时间与新旧沥青界面再生融合速率呈指数负相关关系;加热时间从10~120 min,沥青界面扩散激活能增长了3~5倍;采用新添沥青单一调和的方式再生效果不佳,各试验条件下沥青界面再生融合程度均不足50%,但采用新添沥青与再生剂复合的方式,新旧沥青界面再生融合程度提升2倍左右,并同比降低沥青界面扩散激活能10%~30%;剪切速率可较大幅度影响新旧沥青界面再生融合作用,并且相比于较高加热温度(358~418 K),在低温加热条件下(298~358 K)适当增加剪切速率对改善新旧沥青界面再生融合特征效果更明显;采用的沥青四组分分子结构模型、构建的耗散粒子动力学粗粒化结构模型和选取的模拟计算参数为跨尺度拓展量化表征新旧沥青界面再生融合行为特征与规律提供重要支撑。