[發(fā)明專利]一種基于平衡溶脹理論的SBS改性瀝青相容性評價方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310513509.5
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116559217A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉爽;單麗巖;祁聰;張文慧;王貝;魏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G16C10/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王恒

本發(fā)明公開了一種基于平衡溶脹理論的SBS改性瀝青相容性評價方法，首先，基于核磁共振波譜試驗確定SBS改性劑的分子結(jié)構(gòu)；其次，結(jié)合基質(zhì)瀝青的四組分20分子模型、組分分離和元素分析試驗確定基質(zhì)瀝青中各分子的分子結(jié)構(gòu)和組成比例；然后，建立SBS改性瀝青模型和SBS單分子模型，并進行分子動力學模擬；再次，計算SBS在瀝青中達到溶脹平衡后的溶劑可及表面積和SBS單分子的溶劑可及表面積；最后，基于確定的溶劑可及表面積計算SBS的平衡溶脹率，采用平衡溶脹率評價SBS和瀝青的相容性。該方法有助于在微觀尺度對SBS改性瀝青的相容性進行準確評價，可為改性瀝青的原料優(yōu)選、配方設計和工藝優(yōu)化提供技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性瀝青相容性評價方法，具體涉及一種基于平衡溶脹理論的SBS改性瀝青相容性評價方法。

背景技術(shù)

SBS改性瀝青因其優(yōu)異的路用性能在道路工程中廣泛應用。由于瀝青與SBS改性劑的相容性較差，導致改性瀝青在儲存運輸過程中會出現(xiàn)離析現(xiàn)象，嚴重影響改性瀝青的改性效果。研究瀝青與SBS改性劑的相容性，對于改性瀝青的原料優(yōu)選、配方設計和工藝優(yōu)化具有重要的指導意義。

SBS改性瀝青的相容性主要通過力學或熱力學性能的改性效果和SBS微觀形貌評價。基于改性效果的評價方法受試驗條件影響大且難以解釋相容性的微觀機理，基于微觀形貌的評價方法受主觀因素影響大且無法定量評價。分子動力學模擬可提供原子尺度的結(jié)構(gòu)和相互作用信息，是評價相容性的有效手段。目前，研究者已提出基于瀝青和SBS間的相互作用評價其相容性的方法。但瀝青和SBS的相互作用僅是影響其相容性的因素之一，SBS在瀝青中的溶脹效果也對相容性產(chǎn)生重要影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于平衡溶脹理論的SBS改性瀝青相容性評價方法。該方法有助于在微觀尺度對SBS改性瀝青的相容性進行準確評價，可為改性瀝青的原料優(yōu)選、配方設計和工藝優(yōu)化提供技術(shù)支撐。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于平衡溶脹理論的SBS改性瀝青相容性評價方法，包括如下步驟：

步驟一：采用核磁共振波譜試驗測試SBS改性劑不同結(jié)構(gòu)單元的含量，確定SBS改性劑的分子結(jié)構(gòu)，并采用MaterialsStudio軟件的BuildPolymers命令構(gòu)建SBS分子模型，其中：核磁共振波譜試驗采用VarianINOVA-400儀器，以氘代氯仿作為溶劑溶解SBS改性劑；

步驟二：采用MaterialsStudio軟件生成基質(zhì)瀝青的四組分20分子模型，采用元素分析和組分分離試驗，確定基質(zhì)瀝青中各分子的組成比例；

步驟三：根據(jù)SBS的摻量和基質(zhì)瀝青中各分子的組成比例，確定SBS改性瀝青中各分子的數(shù)量，采用GROMACS軟件按數(shù)量混合SBS和基質(zhì)瀝青分子，建立SBS改性瀝青模型，并進行分子動力學模擬，分子動力學模擬的具體步驟如下：

(1)進行幾何優(yōu)化操作，優(yōu)化分子的初始構(gòu)型，確保模擬體系的能量最小化；

(2)進行NVT系綜下的退火模擬，模擬時間步長為1fs，模擬時間為6ns，模擬溫度從0K～500K進行3個循環(huán)；

(3)進行NPT系綜下的退火模擬，模擬時間步長為1fs，模擬時間為6ns，模擬溫度從0K～500K進行3個循環(huán)，模擬壓力為10bar；

(4)進行NPT系綜模擬，模擬時間步長為1fs，模擬時間為20ns，模擬溫度為298K，模擬壓力為1bar；

步驟四：采用GROMACS軟件建立SBS單分子模型并進行分子動力學模擬，分子動力學模擬的方法與步驟三一致；