基于分子动力学的相变微胶囊与沥青相容性及增强机理研究

作者：任永祥; 郝培文^*; 赵超志; 仵涛; 李德文

来源：中国公路学报, 2020, 33(10): 178-191.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2020.10.012

• 道路工程
• 相变微胶囊
• 分子动力学
• 石墨烯
• 相容性
• 抗拉强度

微胶囊法是相变材料(PCM)封装的一种重要手段,为了改善加入相变微胶囊后沥青路面的低温性能,采用分子动力学方法,对相变微胶囊的相变机制、与沥青共混后的相容性和抗拉强度等进行模拟分析。对沥青四组分(As,R,S,Ar)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)、沥青四组分与MF共混体系、沥青四组分与石墨烯(CG)共混体系、MF与CG共混体系、沥青体系、沥青与MF共混体系、沥青与CG共混体系等17个分子体系分别进行了溶度参数和内聚能密度计算,分析了MF,CG与沥青四组分之间的相容性变化规律,评价了MF,CG对沥青四组分抗拉强度的影响。对以MF为壁材、正十四烷为芯材的3种不同微观结构PCM分子模型和以石墨烯复合三聚氰胺甲醛树脂(CGMF)为壁材、正十四烷为芯材的2种不同微观结构PCM分子模型进行了升温过程相变性能模拟研究,分析了壁材厚度、芯材体积大小对PCM相变性能的影响,并比较了不同种类壁材PCM的热效率。通过对CGMF为壁材的PCM降温过程的相变性能模拟研究,进一步分析了CG对PCM热效率的影响。研究结果表明:采用CGMF为壁材制备PCM,可以提升PCM的热效率,CGMFPCM2031的能量效率比MFPCM2026平均增加141.15%,在沥青体系中加入CGMF为壁材的PCM,可以提高沥青组分之间的相容性和抗拉强度,有利于增强沥青体系的低温抗裂性能。

• 单位
  长安大学; 建筑工程学院; 陕西省交通建设集团公司; 公路学院; 许昌职业技术学院