[发明专利]一种再生沥青混合料低温抗裂性能的评价方法

说明书

本发明公开一种再生沥青混合料低温抗裂性能的评价方法，基于materials studio构建新、旧沥青无定形晶胞模型、再生剂分子模型以及集料中所含氧化物的超晶胞模型，对新、旧沥青无定形晶胞模型进行结构优化和退火处理得到体系能量最小模型，并对体系能量最小模型与氧化物超晶胞模型进行合理化验证，经build layer功能建立新沥青‑再生剂‑旧沥青的界面模型、再生沥青‑再生沥青界面模型、再生沥青‑氧化物界面模型，处理及计算得到再生沥青常温、低温时黏度、黏聚能以及与集料间的黏附能，经分析和加权计算得到评价再生沥青混合料低温抗裂的性能指标；本发明准确性高、操作简单，选用微观可量化的指标从分子尺度解释再生沥青混合料的性能。

技术领域

本发明涉及一种再生沥青混合料低温抗裂性能的评价方法，特别是一种基于分子动力学方法定量评价再生沥青混合料性能的测试技术，属于公路路面工程与计算机实验技术领域。

背景技术

目前，我国公路的主要路面类型为沥青混凝土路面，约占我国公路路面总里程的80％，其中每年大概有12％的沥青路面需要进行大规模的维修及养护，其产生的废旧沥青混合料可达两千万吨。

旧沥青路面再生技术作为沥青路面养护的重要手段之一，能够充分利用废料并节约沥青和石料，通过对废旧的材料进行循环利用以达到节约资源造价、保护生态环境的目的，是一项“绿色”工程技术，在全世界范围内得到了广泛的研究和应用。

在沥青路面再生技术中，再生沥青混合料的低温抗裂性能是目前国际研究的热点内容。基于分子动力学方法能够从微观上建立沥青-集料界面模型，被认为是本世纪以来除理论分析和实验观察之外的第三种科学手段，称之为“计算机实验”手段。以经典分子动力学理论为指导，以分子动力学仿真软件为平台，从微观上探究沥青混合料发生病害的原因，预测沥青混合料的各种性能，可为沥青路面的选材和开发提供科学依据。

通过分子动力学的方法，可以从分子角度对再生沥青混合料进行微观建模，利用经典牛顿运动力学，赋予模型适当的力场，选取可以表征再生沥青混合料性能的微观指标，综合评价再生沥青混合料低温抗裂性能，为再生沥青路面的进一步发展提供指导。

发明内容

针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种再生沥青混合料低温抗裂性能的评价方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，包括以下步骤：

步骤1、基于materials studio软件，构建新、旧沥青无定形晶胞模型、再生剂分子模型以及集料中所含氧化物的超晶胞模型；

步骤2、对新、旧沥青无定形晶胞模型进行结构优化和退火处理，得到体系能量最小的新、旧沥青无定形晶胞模型；

步骤3、对体系能量最小的新、旧沥青无定形晶胞模型与集料中所含氧化物的超晶胞模型进行模型合理化验证；

步骤4、基于build layer功能建立新沥青-再生剂-旧沥青的界面模型，混溶后进行分子动力学模拟得到再生沥青模型，再通过shear功能模拟剪切得到再生沥青常温、低温时的黏度；

步骤5、基于build layer功能建立界面面积相等的再生沥青-再生沥青界面模型、再生沥青-氧化物界面模型，经计算得到常温、低温时再生沥青间的黏聚能以及再生沥青-集料界面的黏附能；

步骤6、根据黏附能和黏聚能的大小比较情况，对黏度、黏附能以及黏聚能加权计算得到低温抗裂指标，评价再生沥青混合料的低温抗裂性能。

优选的，步骤1中新、旧沥青模型包含四组分、十二个分子结构，将每个分子单体进行结构优化，利用amorphous cell中的construction功能，按照不同的分子比例在初始密度为0.1g/cm³的3D周期立方盒中组装得到所述新、旧沥青无定形晶胞模型。