[發(fā)明專利]基于分子動力學(xué)模擬的瀝青抗老化性能評價方法

在審

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• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111721693A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧興宇;胡棟梁;崔冰彥;周洲
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N5/00;G01N30/02;G01N21/35;G16C10/00;G16C20/10
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.基于分子動力學(xué)模擬的瀝青抗老化性能評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)進(jìn)行瀝青組分分離試驗(yàn)將瀝青分離成瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香分及飽和分四種組分，并對四種組分進(jìn)行稱重，計(jì)算各自所占重量比；

(2)對瀝青各組分進(jìn)行凝膠色譜試驗(yàn)、傅里葉紅外光譜試驗(yàn)和元素分析試驗(yàn)，測定所述瀝青各組分的相對分子質(zhì)量、官能團(tuán)分布和元素組成，以此為依據(jù)構(gòu)建所述瀝青各組分的代表性分子，其特征在于每種組分的代表性分子可以是一個，也可以是多個；

(3)根據(jù)步驟(1)和步驟(2)的信息，計(jì)算建立一個瀝青分子模型所需要的每一種代表性分子的數(shù)量，并計(jì)算出瀝青分子模型的摩爾質(zhì)量；

(4)采用開源軟件LAMMPS，將所述瀝青代表性分子按步驟(3)計(jì)算出的數(shù)量與一定數(shù)量的氧氣分子混合，并按一定的密度構(gòu)建成一個具有周期性邊界條件的立方體盒子，作為瀝青老化反應(yīng)體系以進(jìn)行老化反應(yīng)模擬；

(5)采用LAMMPS軟件對所述瀝青老化反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，得到老化瀝青分子模型，模擬力場采用ReaxFF反應(yīng)力場，具體步驟是：先進(jìn)行能量最小化，然后在NVT系綜和較低溫度下進(jìn)行較短時長的平衡性模擬，最后在NVT系綜和較高的溫度下進(jìn)行較長時長的反應(yīng)性模擬，該過程中采用LAMMPS軟件的fix reax/c/bonds命令按一定頻率讀取老化反應(yīng)體系內(nèi)分子化學(xué)鍵生成與斷裂的信息，將結(jié)果存儲于bonds.reaxc文件中；

(6)采用數(shù)據(jù)處理軟件從所述bonds.reaxc文件中提取羰基、羥基和亞砜基所對應(yīng)的“C-O”、“H-O”和“S-O”化學(xué)鍵的數(shù)量，根據(jù)這三種化學(xué)鍵數(shù)量計(jì)算出模擬得到的老化瀝青分子模型中所有氧元素的摩爾質(zhì)量，以此除以步驟(3)中的瀝青分子模型的摩爾質(zhì)量，即得到老化瀝青分子模型的含氧量；

(7)繪制老化反應(yīng)模擬過程中所述三種化學(xué)鍵數(shù)量和老化瀝青分子模型的含氧量隨老化反應(yīng)時間的變化圖；

(8)選取不同產(chǎn)地、不同品牌或不同規(guī)格的瀝青，重復(fù)步驟(1)-(7)，得到它們各自對應(yīng)的老化特征數(shù)據(jù)，包括所述三種化學(xué)鍵數(shù)量和老化瀝青分子模型的含氧量，以此為依據(jù)分析和評價所述不同瀝青的抗老化性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述基于分子動力學(xué)模擬的瀝青抗老化性能評價方法，其特征在于；所述步驟(5)中，在NVT系綜和較高的溫度下進(jìn)行較長時長的反應(yīng)性模擬時，如果所采用的溫度過高，瀝青老化反應(yīng)模擬結(jié)果會失真，如果所采用的溫度過低，模擬所需時長會大幅增加，1000～1200K的模擬溫度是比較適宜的。