【摘 要】
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随着各国交通基础设施的不断发展、完善，沥青路面凭借其行车舒适、噪声小、易维修等优点在公路中占据了主导地位；然而，在日益增重的交通荷载与多变的气候环境综合作用下沥青路面极易发生水损害，产生早期破坏，进而缩短沥青路面使用寿命。沥青与集料之间的交互作用决定了沥青混合料的水稳定性，因此，有必要研究沥青与集料之间的交互作用；而且目前对于沥青与集料交互作用的研究基本都是采用试验的方法，采用模拟的方法从分子层面上开展的研究较少。基于上述背景，本文将采用分子动力学模拟的方法，研究水分存在条件下沥青与集料氧化物之间的交互作
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随着各国交通基础设施的不断发展、完善，沥青路面凭借其行车舒适、噪声小、易维修等优点在公路中占据了主导地位；然而，在日益增重的交通荷载与多变的气候环境综合作用下沥青路面极易发生水损害，产生早期破坏，进而缩短沥青路面使用寿命。沥青与集料之间的交互作用决定了沥青混合料的水稳定性，因此，有必要研究沥青与集料之间的交互作用；而且目前对于沥青与集料交互作用的研究基本都是采用试验的方法，采用模拟的方法从分子层面上开展的研究较少。基于上述背景，本文将采用分子动力学模拟的方法，研究水分存在条件下沥青与集料氧化物之间的交互作用，为提高沥青混合料水稳定性、延长沥青路面使用寿命提供理论与技术支持
首先，介绍了研究采用的分析动力学模拟（MD）方法和使用的模拟软件Materials Studio；总结了沥青与集料交互作用机理；分析了沥青材料的组分组成和集料的氧化物组成，并确定本研究采用的沥青为基质沥青和橡胶沥青作为，集料的主要氧化物为SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Fe2O3。
其次，构建了沥青四组分及橡胶的分子结构，在此基础上建立了10℃、25℃、40℃、60℃条件下基质沥青和橡胶沥青的分子结构单元模型，同时建立五种氧化物的分子模型，然后利用Materials Studio计算了沥青和氧化物的力学性能指标，包括体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和可压缩性；除此，还构建了沥青/水/氧化物分子模型。
最后，对10℃、25℃、40℃、60℃条件下沥青/水/氧化物模型进行分子动力学模拟，并采用界面能作为沥青与集料氧化物交互作用强弱的评价指标。结果表明：有水分存在时，基质沥青、橡胶沥青与五种氧化物的交互作用强弱顺序有所不同，分别为：CaO＞SiO2＞Al2O3＞Fe2O3＞MgO、CaO＞MgO＞SiO2＞Fe2O3＞Al2O3，基质沥青、橡胶沥青与氧化物间的界面能分别在40℃和10℃时最大；没有水分时，温度对界面能的影响极小，五种氧化物与基质沥青、橡胶沥青的交互作用强弱顺序相同：Al2O3＞CaO＞Fe2O3＞SiO2＞MgO。
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本文研究
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