2022 PHD-2 COMPLETED

发布时间: 2024/08/22 发布者：原创浏览量：

沥青与集料界面粘附与失效机理的多尺度研究

项目负责人：
张久鹏

博士生：
孙国庆

研究背景：

沥青-集料之间的结合过程复杂多变且难以捕捉，至今未能厘清其物理-化学作用机理和性状演化行为。为此，本项目运用多学科理论和多尺度方法，剖析沥青在集料表面的结合过程，重点解决沥青在集料表面的物理-化学吸附构型、沥青组分与水分在集料表面的竞争行为两个关键科学问题。通过多重表征集料表面沥青的组织形态和结构性状，探明集料性质对沥青-集料交互作用能力的影响规律；关联研究沥青在集料表面的吸附演化过程和组分迁移规律，揭示沥青-集料界面形成的分子机制；通过沥青组分与水分在集料表面竞争行为分析，揭示老化，水耦合作用下界面失效机制；评价不同添加剂对沥青-集料界面作用，通过分子动力学模拟探明具有不同添加剂的沥青-集料界面体系行为，揭示环境与荷载作用下界面退化、失效机理。研究成果对深入认识沥青混合料性能演化具有重要的理论意义，也为沥青路面细观力学响应分析和尺度跨越机制研究提供参数依据。

研究目标：

（1）明确沥青在集料表面的物理-化学吸附构型，阐明沥青、集料多重属性对吸附行为的影响机理，揭示沥青在集料表面的吸附演化过程和组分迁移规律。
（2））提出沥青与集料交互作用能力评价指标与多尺度间粘附特性转换关联参数，揭示沥青-集料界面的跨尺度作用机理。
（3）阐明沥青组分与水分在集料表面的竞争行为和界面退化失效规律；探究不同添加剂对沥青-集料界面作用机理，揭示环境与荷载作用下界面退化和失效的作用机理。

项目成果：

● 通过对沥青与集料物理化学组成的测试与表征，建立了沥青与集料分子模型，基于分子模拟解析了沥青扩散行为以及集料表面沥青相对浓度分布特性，揭示了沥青-集料界面粘附强度形成机理;

● 通过沥青组分与水分在集料表面竞争行为分析，揭示老化-水耦合作用下界面失效破坏的作用机理。

论文 1: 'Impacts of asphalt and mineral types on interfacial behaviors: A Molecular dynamics study', Case Studies in Construction Materials, 2022, 17: e01581

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01581

论文 2: 'Interfacial Performance of Asphalt-Aggregate System under Different Conditions Based on Molecular Dynamics Simulation', Journal of Materials in Civil Engineering, 2023, 35(6): 04023116.

DOI: https://doi.org/10.1061/JMCEE7.MTENG-15083

论文 3: 'Comprehensive evaluation of ballastless-track sealants based on macro–micro tests and principal component analysis', Construction and Building Materials, 2023, 400: 132708.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132708

大会报告 1: Impacts of asphalt and mineral types on interfacial behaviors: A Molecular dynamics study' in World Transport Convention (WTC2023)

大会报告 2: 'Evaluation of the factors affecting the bonding strength between asphalt and mineral by conjoint analysis' in 13th International Conference on Road and Airfiled Pavement Technology (ICPT 2023).