课题基金 / 基金详情

基于分子动力学的沥青/集料界面行为Spatiotemporal模型

批准号:
51378073
项目类别:
面上项目
资助金额:
72.0 万元
负责人:
裴建中
依托单位:
学科分类:
道路与轨道工程
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张增平、刘玉、曹蕾蕾、常明丰、罗资军、徐霈、马凤雪、包得祥、孙梦青

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
最近,国际上多个领域同时从时间和空间两个维度来分析界面类等复杂问题,所建立的Spatiotemporal模型显示出其阐释该类问题的独特优势。本项目借助多学科分析手段和分子动力学方法,研究沥青/集料界面结构中的深层问题和本质规律。首先从界面作用的分子动力学角度,研究沥青/集料界面的微观结构和行为特性,藉此重新审视沥青混合料中集料的技术要求,提出考虑集料表面形貌特性、表面物理化学特性的粘聚性试验方法和评价指标;运用分子动力学和多种材料学、力学研究方法,分析沥青在集料表面的"离-附-粘"正过程和"粘-附-离"反过程,从两个角度来进一步阐释沥青/集料界面的形成过程与剥落机理,及其可逆关系;采用顺序耦合的方式,建立沥青/集料界面Spatiotemporal模型,考虑动水、老化等因素影响,从时间和空间两个维度剖析沥青/集料界面行为的特征和规律,进一步量化沥青混合料水稳定性能的空间和时间二维行为表达。
英文摘要
The complicated interfacial effect is being studied internationally from spatial and temporal dimensionalities in multiple fields recently, and the established spatiotemporal model has shown its unique advantage to explain this problem. Based on the interface structure of asphalt/aggregate, multidisciplinary analysis approach and molecular dynamics method are adopted to research the underlying problems and essential laws. Firstly, microscopic structure and behavior characteristics of asphalt/aggregate interface is studied from the molecular dynamics of interface effect. Thereby, the technical requirements of aggregates in asphalt mixture are re-examined, and the cohesion test methods and evaluation indexes are proposed by considering the surface morphology characteristics and superficial physical and chemical properties of aggregates. Molecular dynamics, multiple materials sciences and mechanics research methods are adopted to analyze the positive process of "separation-attachment-adhesion" and inverse process of "separation-attachment-adhesion" that asphalt attaches aggregate surface. And the formation process and stripping mechanism of asphalt/aggregate interface and their reversible relationship are further explained from the two perspectives. Spatiotemporal model of asphalt/aggregate interface can be established by sequential coupling method to analyze the characteristics and laws of asphalt/aggregate interface behaviors by considering hydrodynamic and aging factors, and the two-dimensional behavioral characteristics of water stability of asphalt mixture can be further quantified from spatial and temporal dimensionalities.
沥青/集料界面是连接沥青混合料宏观性能和微观结构的纽带,是阐释沥青混合料多种性能机理的基础。本项目借助多学科分析手段和分子动力学方法,围绕沥青/集料界面区的微细观结构及其交互作用开展研究,系统阐释了沥青/集料界面作用的微观机制和行为过程。利用激光粒度仪、投影覆盖法和三明治试件对集料表面特性进行了研究,分析了集料纹理特性、化学成分和体积分数与界面交互作用之间的关系,提出了沥青/填料交互作用最优评价模型,从流变学角度阐释了多种工况对沥青/填料交互作用的影响规律。运用表面能理论,通过沥青、集料的表面能参数表征得到了界面的粘附功和剥落功;应用电化学法研究了水在沥青中的传输行为,阐明了无水、有水环境下沥青/集料的剥落机理。建立了沥青组分和六种集料氧化物界面的分子动力学模型,以能量为指标评价了沥青的粘聚性及其与集料主要氧化物的粘附性;构建了有水情况下的沥青/填料界面模型,揭示了水对界面行为的微观影响。通过两种沥青、三种集料在不同温度下的浸润规律,建立了沥青在集料表面的浸润粘附spatiotemporal动力学模型。运用热力学理论研究了粘聚、粘附与浸润的内在关系,论证了粘附和剥落过程的可逆性;通过热力学方法分析了水-温度耦合作用对沥青-集料界面行为的影响,提出了沥青-集料界面破坏形态特征及预估方法;从沥青/集料界面结合角度,提出了一种新的集料分类指标。综上所述,本研究从多个角度和不同尺度考察了沥青、集料界面结构性状和演化规律,为深入理解沥青混合料水稳定性提供了理论依据和技术支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Preparation of a novel flow improver and its viscosity-reducing effect on bitumen
新型流动改进剂的制备及其对沥青的降粘作用
DOI: 10.1016/j.fuel.2016.05.028
发表时间: 2016-10-01
期刊: FUEL
影响因子: 7.4
作者: [Li, Rui, Wang, Chengchao, Pei, Jianzhong]
通讯作者: Pei, Jianzhong
Micromechanics prediction of effective modulus for asphalt mastic considering inter-particle interaction
考虑颗粒间相互作用的沥青玛蹄脂有效模量的微观力学预测
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.10.053
发表时间: 2015-12-30
期刊: CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
影响因子: 7.4
作者: [Pei, Jianzhong, Fan, Zepeng, Li, Rui]
通讯作者: Li, Rui
Effects of temperature and loading frequency on asphalt and filler interaction ability
温度和加载频率对沥青与填料相互作用能力的影响
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.151
发表时间: 2016
期刊: Construction and Building Materials
影响因子: 7.4
作者: [Zhang Jiupeng, Liu Guoqiang, Hu Zhuang, Zhu Cunzhen, Pei Jianzhong, Jin Long]
通讯作者: Jin Long
Mechanical Property and Analysis of Asphalt Components Based on Molecular Dynamics Simulation
基于分子动力学模拟的沥青组分力学性能及分析
DOI: 10.1155/2017/1531632
发表时间: 2017-01-01
期刊: JOURNAL OF CHEMISTRY
影响因子: 3
作者: [Li, Rui, Guo, Qiqi, Pei, Jianzhong]
通讯作者: Pei, Jianzhong
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    沥青混合料流变过程中的Jamming效应及其细观机制
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      裴建中
    • 依托单位:
    排水沥青路面空隙空间分布精细描述与衰变行为研究
    • 批准号:
      50608006
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      28.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      裴建中
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金