集料化學成分-乳化劑傳質(zhì)機理的分子動力學模擬.pdf

1、乳化瀝青的破乳條件不可控性使得乳化瀝青在實際應用過程中存在諸多阻礙，有關(guān)乳化瀝青的破乳問題一直是路面材料科學領(lǐng)域的重大課題，然而目前相關(guān)理論都一致是集中于對乳化劑的研究來分析破乳機理，眾多科研學者在解決這一問題時，也通常多側(cè)重于考察乳化瀝青的性能對其實際應用的影響，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制入手，通過分子動力學模擬的手段，重點研究了集料的化學組成，乳化瀝青中的關(guān)鍵成分乳化劑在集料化學成分表面

2、的傳質(zhì)機理，著重研究乳化劑的濃度、類型以及不同種類集料化學成分對界面?zhèn)髻|(zhì)的影響，為實現(xiàn)破乳條件可控的乳化瀝青混合料工程應用提供初步的理論支撐。
　　通過建立乳化劑（溶液）體系在集料五種化學成分表面的界面模型，對比動力學運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成分表面吸附，而親水基遠離表面;CTAC的親水基與集料化學成分表面吸附，而親油基遠離表面。
　　依據(jù)動力學運算之后生成的吸附狀態(tài)最優(yōu)模型，對乳化劑（溶液）體系在集料化學成分表面的界面模型體系依次進行勢能運算，通過界面相互作用能公式計算得出界面能參數(shù)值。結(jié)果表明:乳化劑（溶液）體系在與集料化學成分表面接觸時，均存在一定的吸附作用。同時，兩種乳化劑的三組不同乳化劑溶液體系在集料化學成分表面吸附時，吸附能力大小的趨勢

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微，而在Fe2O3和Al2O3表面的界面作用十分明顯，存在較強的吸附作用。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成分表面的界面作用最小，乳化劑溶液體系濃度越高時，其在集料化學成分表面的界面作用能越大，即吸附作用越強。
　　依據(jù)動力學運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原子分別進行均方位移曲線計算，并通過聚類分析法對擴散系數(shù)數(shù)據(jù)進行分析。結(jié)果表明，當乳化劑分子直接與集料化學成分的表面接觸時，其擴散均相對于乳化劑溶液體系要小得多，但總體趨勢均為SiO2＞MgO＞CaO＞Fe2O3＞Al2O3。乳化劑溶液體系界面模型在集料化學成分表面的擴散要相對顯著，尤其是乳化劑的親水基Na+和Cl-在Al2O3、Fe2O3這兩種化學成分的表面基本不發(fā)生擴散（表