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基于分子模拟的再生剂对热再生沥青混合料性能影响研究
| 论文题名： | 基于分子模拟的再生剂对热再生沥青混合料性能影响研究 |
| 关键词： | 分子动力学模拟;再生沥青;扩散系数;厂拌热再生;灰色关联;路用性能 |
| 摘要： | 沥青的再生效果取决于再生剂在沥青内的扩散行为以及新旧沥青的混溶程度，本文基于分子动力学理论建立沥青分子模型，针对不同温度下层状接触混合模型中不同再生剂对新旧沥青扩散的促进效果进行研究，采用微观模拟与室内试验相结合的手段，探究再生剂掺量对再生沥青混合料路用性能的影响规律。本文主要研究内容与结论如下： （1）采用沥青平均分子模型构建基质沥青，通过在基质沥青上添加老化产物官能团的形式表征沥青老化，同时选择三种具有代表性的再生剂构建分子模型，模拟过程中选取合适的力场、势能函数以及边界条件等参数，从热力学角度对上述模型的密度、表面自由能、内聚能密度以及溶解度参数进行验证，结果发现该模型能够较好的表征本文研究材料的性能特征，具有一定的合理性和可行性，为后续计算提供基础。 （2）构建再生沥青点状接触模型以及新旧沥青双层模型，从分子角度对新旧沥青和再生剂之间的扩散行为进行分析，引入均方位移和扩散系数以定量描述分子迁移规律，研究不同再生剂对新旧沥青混溶程度的影响；通过计算不同温度下各参数变化趋势探究温度对扩散的影响，从热力学能量交换角度分析双层模型的密度与相对浓度，以势能变化确定扩散过程驱动力。模拟结果表明沥青内部扩散过程是相互的，且范德华力是扩散过程的主要驱动力，根据温度扩散过程的影响发现分子热运动能够提高扩散速率，相同条件下芳香类和废油类再生剂对新旧沥青的扩散混溶的促进效果较链状再生剂好。 （3）通过室内试验对RAP料进行抽提分离得到旧沥青和旧集料，通过加入不同掺量的再生剂得到再生沥青，并对再生沥青的性能进行检测，对比各项指标优选芳香类再生剂。后将RAP和再生剂混合后加入新沥青和新集料进行马歇尔试验以确定最佳油石比，通过改变再生剂的掺量研究再生剂对沥青再生效率的影响，并对混合料各项路用性能进行试验研究，最终基于灰色关联理论分析再生剂掺量与再生沥青混合料各项性能之间的关系，确定芳香类再生剂最佳掺量为8%。 （4）结合室内试验对工程实际进行研究，利用热再生技术对试验路进行施工和验证，严格控制质量指标，探究厂拌热再生处理对沥青路面病害的施工工艺和再生效果，以期为沥青路面的维护和改进提供科学依据和技术支持。 |
| 作者： | 茹楠 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 杨庆国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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