基于分子動(dòng)力學(xué)的硫酸鈣晶須改性瀝青拉伸黏附機(jī)理研究

趙 輝

(平頂山市公路事業(yè)發(fā)展中心,平頂山 467001)

改性瀝青使用性能的下降常常是由改性劑與瀝青的相容穩(wěn)定性不良造成的,如改性劑與瀝青界面的黏附破壞、黏聚破壞或黏附破壞和黏聚破壞同時(shí)發(fā)生。目前,關(guān)于改性劑與瀝青包裹程度的研究主要集中在定性分析層面[1-2],也包括一些宏觀試驗(yàn)測(cè)試,如表面能試驗(yàn)[3]、拉拔試驗(yàn)[4]等,但從微觀層面分析改性劑與瀝青界面破壞機(jī)理的研究極少。關(guān)于改性劑與瀝青界面黏附力學(xué)研究的現(xiàn)有方法主要包括原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM)測(cè)試方法、有限元方法(finite element method,FEM)、分子動(dòng)力學(xué)(molecular dynamics,MD)方法等。AFM 測(cè)試方法可研究材料表面形貌和原子間的作用力,觀測(cè)尺度可達(dá)納米級(jí),測(cè)試方法簡(jiǎn)便,可重復(fù)性強(qiáng),試驗(yàn)條件豐富,但由于加載方式單一,與材料實(shí)際工況可能存在偏差[5]。FEM 可在大空間、大時(shí)域范圍內(nèi)模擬,便于動(dòng)態(tài)荷載的施加,但模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于材料本構(gòu)模型和內(nèi)聚力模型[6]。MD 方法常用于瀝青及瀝青混合料的性能研究,如瀝青-集料的界面關(guān)系[7]、瀝青各組分的分子聚集狀態(tài)[8]、瀝青的自愈合性[9]等。目前,關(guān)于改性劑-瀝青的黏附行為和力學(xué)性能的研究較少,Guo等[10]為研究橡膠與瀝青之間的相互作用機(jī)理,建立了3 種橡膠分子模型和3 種瀝青分子模型,通過分子動(dòng)力學(xué)方法模擬瀝青的團(tuán)聚作用與吸附行為。蘇曼曼等[11]建立了三組分改性瀝青分子模型,研究SBS 改性劑-瀝青的微觀力學(xué)性能隨溫度的變化規(guī)律。

本文將探究硫酸鈣晶須……