[發(fā)明專利]一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110326167.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113160897B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 顧興宇;董惜楊;胡棟梁
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

一、選取基質瀝青，進行瀝青組分分離試驗將基質瀝青分離成瀝青質、膠質、芳香分及飽和分四種組分，并對四種組分進行稱重，計算各組分所占重量比；

二、確定瀝青四種組分各自的元素組成、官能團分布和相對分子質量，并計算得出瀝青分子模型中各組分分子模型數(shù)量；

三、根據(jù)步驟一計算結果，通過Materials Studio軟件的Sketch功能繪制出基質瀝青四組分代表分子結構模型，以及繪制出石墨烯分子模型；然后根據(jù)步驟二計算出的瀝青四種組分分子模型數(shù)量配合不同的石墨烯分子的模型數(shù)量，采用Amorphous Cell模塊構建石墨烯改性瀝青共混體系分子模型；

四、通過動力學弛豫分別使各石墨烯改性瀝青共混體系分子模型達到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)；

五、分別對不同摻量的石墨烯改性瀝青共混體系分子模型進行不同溫度下的分子動力學模擬，得到各個模型的剪切模量G；

六、利用Materials Studio軟件的Forcite模塊，得到各個模型的黏附功W_cohesion；

七、利用Materials Studio軟件的Analysis模塊中的mean square displaced算出均方位移，從而得到各個模型的自擴散系數(shù)δ；

八、通過層次分析法，確定判斷矩陣，當矩陣的一致性符合條件小于0.1時，構建關于石墨烯改性瀝青抗裂性能評價的模型，以步驟五得到的剪切模量G、步驟六得到的黏附功W_cohesion及步驟七得到的自擴散系數(shù)δ為參數(shù)，計算出各個參數(shù)的權重向量，從而結合判斷矩陣算出對應摻量的石墨烯改性瀝青的抗裂性能評價值。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于，步驟四的具體操作為：利用Materials Studio軟件的Dynamics模塊，采用NVT正則系綜進行預平衡，然后，在壓力為一個大氣壓，溫度為298.15K的條件下進行NPT動力學模擬。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于：步驟五中，利用Materials Studio軟件Forcite模塊中的Mechanical properties任務，對不同摻量的石墨烯改性瀝青共混體系分子模型進行不同溫度下的分子動力學模擬，得到各個模型的剪切模量G。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于：步驟六中，先構建瀝青-石墨烯界面模型，通過Materials Studio軟件的Bulid模塊，將Layer1和Layer2分別指定為瀝青和石墨烯分子建模，然后利用Materials Studio軟件的Forcite模塊，分別對Layer1和Layer2進行energy計算，然后通過下式計算得到各個模型的黏附功W_cohesion：

W_cohesion＝(E_layer1+E_layer2)-E_total；

式中，E_layer1為去掉石墨烯后瀝青的表面能量；E_layer2為去掉瀝青后石墨烯的表面能量；E_total為系統(tǒng)的總能量。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于，步驟七中各個模型的自擴散系數(shù)δ的計算式為：

δ＝K/6；

式中，K為均方位移msd曲線的斜率。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯改性瀝青抗裂性能評價方法，其特征在于，步驟八中的判斷矩陣為：

該判斷矩陣一致性符合條件小于0.1，計算得出最大特征值為3.0385，通過特征值法求出權重向量為w＝(0.1047，0.6370，0.2583)^T；

因此，石墨烯改性瀝青抗裂性評價值P＝w^T·W；

此處W為相應石墨烯改性瀝青材料的剪切模量、黏附功、自擴散系數(shù)的權重向量。