[发明专利]沥青粘合剂抗疲劳性能评估方法及系统

说明书

本发明提供一种沥青粘合剂抗疲劳性能评估方法及系统，属于沥青粘合剂性能测试技术领域，利用分子动力学模拟方法，对待检测的样品建立分子结构模型；结合分子结构模型中的结构属性，计算沥青粘合剂中的分子柔度指数；其中，每个所述结构属性均使用了形状指数以合并到形状分析中，形状指数包括第一形状指数和第二形状指数；使用柔度指数表征沥青粘合剂的抗疲劳性能，柔度指数越高，则抗疲劳性能越高，反之，则越低。本发明脱离了实验室试验操作的抗疲劳性能测试，通过定量表征沥青中微观分子的柔韧特性，来表征沥青粘合剂的宏观抗疲劳性能，可准确评估沥青材料抗疲劳性能，缩短了评估周期，提高了工作效率，降低了成本。

技术领域

本发明涉及沥青粘合剂性能测试技术领域，具体涉及一种沥青粘合剂抗疲劳性能评估方法及系统。

背景技术

路面使用期间，在环境因素和车轮负载的重复作用下，损伤逐渐累积，路面结构强度会逐渐下降，当荷载作用次数超过一定次数之后，荷载作用下路面内产生的应力就会超过性能下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。

上述问题产生的原因是由于材料内部存在缺陷或非均匀性，引起应力集中而出现微裂隙，应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展汇合，从而不断减小有效的承受应力的面积，造成材料的刚度和强度逐步下降，最终在反复作用一定次数后导致破坏。

路面使用的沥青粘合剂抗疲劳破坏的能力，可用达到疲劳破坏时所能经受的重复应力大小(或称疲劳强度)和作用次数(或称疲劳寿命)来表示。疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一。沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路面耐久性的一个重要指标。

进行沥青混合料疲劳性能的研究评估，有利于改善沥青混合料的耐疲劳性能，延长沥青路面的使用寿命。目前，沥青粘合剂抗疲劳性能的研究方法主要集中在基于实验室测试的疲劳性能评估和预测上，如现象学法、力学分析法和能量分析法。现象学法和力学分析法的试验费用高、周期长。能量分析法的评价指标为耗散能密度。而采用G*·sinδ为代表的沥青路面疲劳性能评价方法，高度依赖动态剪切流变仪，对SBS改性沥青的适用性较差，动态流变疲劳测试对试验操作人员要求较高，测试精度受人员技术经验影响较大。

本质上，沥青粘合剂的抗疲劳性主要取决于各种化学性质，例如化学组成，分子量，官能团和分子结构。因此，研究微观尺度的材料性能可以使我们对沥青抗疲劳性能有更深刻的认识。当对沥青粘合剂施加一些变形时，最硬的分子链将首先断裂，这是疲劳裂纹的来源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过定量表征沥青中微观分子的柔韧特性来表征沥青粘合剂的宏观抗疲劳性能的沥青粘合剂抗疲劳性能评估方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种沥青粘合剂抗疲劳性能评估方法，包括：

利用分子动力学模拟方法，对待检测的样品建立分子结构模型；

结合分子结构模型中的结构属性，计算沥青粘合剂中的分子柔度指数；其中，每个所述结构属性均使用了形状指数以合并到形状分析中，形状指数包括第一形状指数和第二形状指数；

使用柔度指数表征沥青粘合剂的抗疲劳性能，柔度指数越高，则抗疲劳性能越高，反之，则越低。

优选的，计算沥青粘合剂中的分子柔度指数包括：

根据分子结构模型中的总原子数以及分子结构边数，计算第一形状指数和第二形状指数；

根据第一形状指数和第二形状指数，结合分子等价半径和杂原子对分子的影响，计算第一参数和第二参数；

结合第一参数和第二参数，计算分子柔度指数。

优选的，所述结构属性包括：分子大小尺寸、支链含量和杂原子含量。