集料化學(xué)成分-乳化劑傳質(zhì)機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、乳化瀝青的破乳條件不可控性使得乳化瀝青在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在諸多阻礙，有關(guān)乳化瀝青的破乳問(wèn)題一直是路面材料科學(xué)領(lǐng)域的重大課題，然而目前相關(guān)理論都一致是集中于對(duì)乳化劑的研究來(lái)分析破乳機(jī)理，眾多科研學(xué)者在解決這一問(wèn)題時(shí)，也通常多側(cè)重于考察乳化瀝青的性能對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的影響，而忽略瀝青混合料中另一主要成分-集料。因此本文從集料與乳化瀝青的作用機(jī)制入手，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的手段，重點(diǎn)研究了集料的化學(xué)組成，乳化瀝青中的關(guān)鍵成分乳化劑在集料化學(xué)成分表面

2、的傳質(zhì)機(jī)理，著重研究乳化劑的濃度、類型以及不同種類集料化學(xué)成分對(duì)界面?zhèn)髻|(zhì)的影響，為實(shí)現(xiàn)破乳條件可控的乳化瀝青混合料工程應(yīng)用提供初步的理論支撐。
　　通過(guò)建立乳化劑（溶液）體系在集料五種化學(xué)成分表面的界面模型，對(duì)比動(dòng)力學(xué)運(yùn)算前后的界面模型圖，得出結(jié)論:乳化劑分子結(jié)構(gòu)在集料化學(xué)成分表面均發(fā)生變化，其中在MgO、CaO和SiO2的表面變化不明顯，而在Fe2O3和Al2O3的表面變化顯著。并且，兩種乳化劑的結(jié)構(gòu)變化也存在差異。表現(xiàn)為SDB

3、S的親油基與集料化學(xué)成分表面吸附，而親水基遠(yuǎn)離表面;CTAC的親水基與集料化學(xué)成分表面吸附，而親油基遠(yuǎn)離表面。
　　依據(jù)動(dòng)力學(xué)運(yùn)算之后生成的吸附狀態(tài)最優(yōu)模型，對(duì)乳化劑（溶液）體系在集料化學(xué)成分表面的界面模型體系依次進(jìn)行勢(shì)能運(yùn)算，通過(guò)界面相互作用能公式計(jì)算得出界面能參數(shù)值。結(jié)果表明:乳化劑（溶液）體系在與集料化學(xué)成分表面接觸時(shí)，均存在一定的吸附作用。同時(shí)，兩種乳化劑的三組不同乳化劑溶液體系在集料化學(xué)成分表面吸附時(shí)，吸附能力大小的趨勢(shì)

4、一致，均表現(xiàn)為:SiO2＜MgO＜CaO＜Fe2O3＜Al2O3。并且乳化劑在SiO2、 MgO和CaO表面的界面能均較小且差異細(xì)微，而在Fe2O3和Al2O3表面的界面作用十分明顯，存在較強(qiáng)的吸附作用。在同種乳化劑不同體系情況下，僅包含乳化劑分子的體系在集料化學(xué)成分表面的界面作用最小，乳化劑溶液體系濃度越高時(shí)，其在集料化學(xué)成分表面的界面作用能越大，即吸附作用越強(qiáng)。
　　依據(jù)動(dòng)力學(xué)運(yùn)算之后生成的界面模型軌跡文件，選擇界面模型中的乳

5、化劑層結(jié)構(gòu)、乳化劑的親水基（Na+和Cl-）、以及S原子和N原子分別進(jìn)行均方位移曲線計(jì)算，并通過(guò)聚類分析法對(duì)擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，當(dāng)乳化劑分子直接與集料化學(xué)成分的表面接觸時(shí)，其擴(kuò)散均相對(duì)于乳化劑溶液體系要小得多，但總體趨勢(shì)均為SiO2＞MgO＞CaO＞Fe2O3＞Al2O3。乳化劑溶液體系界面模型在集料化學(xué)成分表面的擴(kuò)散要相對(duì)顯著，尤其是乳化劑的親水基Na+和Cl-在Al2O3、Fe2O3這兩種化學(xué)成分的表面基本不發(fā)生擴(kuò)散（表