[發明專利]基于乳化劑的瀝青-集料粘附性的分子動力學評價方法

在審

• 申請號: 202011046588.6
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112233728A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 蘇國城;虞將苗;V·米佳世
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G01N11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于乳化劑的瀝青-集料粘附性的分子動力學評價方法，其特征在于，包括以下步驟，

(1)基于materials studio軟件的sketch工具，通過優化構建穩定的瀝青體系無定形晶胞模型；

(2)基于materials studio軟件的build工具構建不同表面的集料超晶胞模型；

(3)基于materials studio軟件的sketch工具，構建乳化劑體系無定形晶胞模型；

(4)基于build layer工具構建瀝青層-集料層模型以及瀝青層-乳化劑層-集料層模型；

(5)使用Forcite模塊的Dynamic方法，采用NVT系統對瀝青層—集料層模型以及瀝青層—乳化劑層—集料層模型進行動力學計算得到穩定的吸附模型；再分別利用Forcite模塊的Energy任務計算，得到在沒有乳化劑層和有乳化劑層狀態下，瀝青—集料之間的粘附功。

2.根據權利要求1所述的分子動力學評價方法，其特征在于，步驟(1)中所述的瀝青體系無定形晶胞模型的瀝青組分按照三組分或四組分進行構建模型，所述瀝青組分模型的結構通過瀝青組分的官能團和結構參數確定，所述瀝青組分的官能團和結構參數通過參考文獻或者通過核磁共振氫譜、XRD、FTIR以及B-L法確定；對所述構建好的瀝青組分模型進行幾何結構優化，所述幾何優化包括采用CFF力場家族中的COMPASSⅡ力場，能量下降采用smart算法，設置精度為fine，截斷半徑為或電荷由力場進行分配；所述smart算法在能量收斂初期，采用梯度下降法快速收斂，后期采用共軛梯度法提高收斂，最后用牛頓—拉夫遜法實現最終收斂。

3.根據權利要求2所述的分子動力學評價方法，其特征在于，步驟(1)所述的瀝青體系無定形晶胞模型的優化構建過程如下，

采用Amorphous cell模塊，按照不同的比例將瀝青各組分的模型構建起來；

對所述構建后模型進行所述幾何結構優化；

對所述優化后的模型采用等溫等壓系綜NPT進行弛豫，溫度設置為298K，壓力設置為1atm，時間步長設置1fs，總的所述弛豫時間設置為200-500ps；

對所述弛豫后的模型采用Forcite模塊的Annel方法進行模擬退火，溫度設置從100-500K，溫度間隔40K，循環為2-5個循環，時間步長為1fs，選擇berendsen熱耦，模擬退火后選擇能量較小的結構；

對所述模擬退火的瀝青體系模型進行分子動力學計算，所述分子動力學計算采用等溫等壓系綜NPT，為了使得瀝青結構達到平衡，模擬時間至少200ps。

4.根據權利要求1所述的分子動力學評價方法，其特征在于，所述瀝青體系無定形晶胞模型的密度為0.8-1.1g/cm³，所述瀝青體系無定形晶胞模型的玻璃化溫度為-37℃--15℃，所述瀝青體系無定形晶胞模型的玻璃化溫度通過Materials Studio的scripting工具，使用perl腳本計算得到。

5.根據權利要求1所述的分子動力學評價方法，其特征在于，步驟(2)中的所述的集料超晶胞模型根據實際集料類型的不同分別進行集料模型建模，所述集料模型可來源于crystallography open database、Materials project數據庫或通過XRD對集料的組分結構進行分析檢索；對所述集料模型使用cleave surface工具表面進行切割，所述集料模型的切割晶面為通過查閱資料得出晶體最穩定的晶面，更合理地代表自然存在下集料表面；為了防止物理上的周期性影響，所述集料模型的深度必須大于非鍵截斷半徑；所述切出表面的集料模型賦予力場和電荷，使用Modify模塊中的constrains工具對集料模型下層原子固定后進行整個集料模型的表面優化，對于所述表面優化后的集料模型，通過構建超晶胞改變周期性，增大表面積。

6.根據權利要求5所述的分子動力學評價方法，其特征在于，所述集料模型為離子型晶體集料模型時，在進行表面優化之前進行共價鍵的刪除以更合理模擬離子晶體真實狀態。