泡沫沥青冷再生胶结料界面特性分子动力学研究

作     者：王家伟 郭乃胜 

作者机构：大连海事大学交通运输工程学院 

出 版 物：《大连海事大学学报》 (Journal of Dalian Maritime University)

年 卷 期：2024年第03期

页      面：143-156页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51308084) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132017029) 大连市科技创新基金项目(2020JJ26SN062) 

主　　题：道路工程 泡沫沥青冷再生技术 分子动力学 微观机理 界面特性 

摘      要：为探究泡沫沥青含水率、水泥/石灰、沥青老化程度与温度等因素对泡沫沥青冷再生胶结料（由水泥/石灰、老化沥青和泡沫沥青组成，以下简称胶结料）界面特性的影响，采用分子动力学方法，构建不同类型的胶结料分子模型，以界面能、相互作用能、内聚能密度（CED）与水分子径向分布函数（RDF）为计算表征指标，定量分析胶结料中各组分材料之间的界面特性，进而揭示各组分材料相互作用的微观机理。研究结果表明：在其他组分材料特性相同条件下，包含长期老化沥青（LTAA）的胶结料较包含短期老化沥青（STAA）的胶结料具有较低的界面能、相互作用能、CED和水分子RDF；胶结料中的泡沫沥青含水率为2.4%时，胶结料界面能、相互作用能、CED和水分子RDF最高，胶结料中的泡沫沥青含水率为1.8%时，胶结料界面能、相互作用能、CED和水分子RDF最低；与采用CH表征的石灰相比，采用CSH表征水泥的胶结料具有较高的界面能和相互作用能，但其CED和水分子RDF较低；在温度为303 K～308 K时，含STAA的胶结料相比含LTAA的胶结料具有较高的界面能、相互作用能，但在温度为313 K～318 K时，相应结果则反之，而温度升高时，胶结料的CED基本保持不变；与含CH的胶结料相比，含CSH的胶结料具有较高的界面能、相互作用能，并随着温度的增加逐渐升高，并在318 K时达到最高值，但两者CED均保持稳定；随着温度的增加，不同胶结料的水分子RDF均随之上升，水分子大量向端部集中，对胶结料界面特性造成不良影响。