【摘 要】
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SBS改性沥青能够使沥青路面在高温或低温等复杂环境条件下具有良好的使用性能,被广泛使用在沥青路面中。目前宏观试验只能获得沥青-集料界面破坏时的力和变形关系,难以解释沥青-集料界面粘附破坏机理,难以区分破坏的形式,无法得到更精确的本构关系。本文使用分子动力学（MD）模拟的方法研究SBS改性沥青与集料界面行为机理,具体研究内容和结论如下:首先建立SBS改性沥青和基质沥青模型,计算密度、内聚能密度和溶解
【基金项目】
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国家自然科学基金（项目编号:51708120）:“碳化环境下碱矿渣混凝土微结构演变机制及钢筋锈蚀机理研究”； 福建省交通厅科技项目（项目编号:201509）:“高等级路面形貌表征及抗滑性能研究”； 福建省自然科学基金（项目编号:2016J01226）:“环境友好纳米薄膜润滑机理分子动力学及实验研究”；
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SBS改性沥青能够使沥青路面在高温或低温等复杂环境条件下具有良好的使用性能,被广泛使用在沥青路面中。目前宏观试验只能获得沥青-集料界面破坏时的力和变形关系,难以解释沥青-集料界面粘附破坏机理,难以区分破坏的形式,无法得到更精确的本构关系。本文使用分子动力学（MD）模拟的方法研究SBS改性沥青与集料界面行为机理,具体研究内容和结论如下:首先建立SBS改性沥青和基质沥青模型,计算密度、内聚能密度和溶解度参数;然后分别构建五种不同氧化物集料模型;其次构建SBS改性沥青-集料界面模型和基质沥青-集料界面模型,定量计算它们的粘聚功和粘附功。探究SBS改性沥青的不同组分和不同种类集料对沥青-集料界面粘附性能的影响,确定界面的破坏形式。建立沥青三维微裂纹模型,研究沥青的自愈合性能;在不同剪切速度下,模拟纳米间隙中沥青的剪切行为。研究结果表明:（1）沥青密度、内聚能密度、溶解度和表面自由能的模拟值与试验测量值一致。在温度为298 K时,SBS改性沥青和基质沥青的分子间的作用力最强,粘聚强度最高;在不同温度下,SBS改性沥青的粘聚强度比基质沥青大。（2）五种氧化物集料-沥青界面的粘附功从大到小依次为:CaO＞Al2O3＞MgO＞Fe2O3＞SiO2;范德华力分量对粘附功起决定性作用,而静电力分量对粘附功影响很小。三种矿物集料-沥青界面的粘附功从大到小依次为:粗闪长岩＞辉长岩＞花岗岩,碱性矿物集料与沥青的粘附强度比酸性矿物集料与沥青的粘附强度大。沥青质、芳香分和饱和分分别在低温、常温和高温时与不同氧化物集料界面有较大的粘附功。（3）沥青的自愈合过程分为两个阶段:裂纹闭合阶段,可瞬时完成形态愈合;持续扩散阶段,可恢复沥青的力学性质,基质沥青的自愈合速率比SBS改性沥青自愈合速率快。温度越高沥青的扩散系数越大,自愈合速率越快。SBS改性沥青的各组分扩散速率从大到小依次为:饱和分＞芳香分＞胶质＞SBS改性剂＞沥青质。（4）拟合加压剪切过程中的应力-位移曲线,得出精确的内聚力数学模型及其系列参数值,为有限元方法等更大尺度数值模拟提供精确的内聚力模型。剪切速度越大,剪切强度极限越高,越不容易发生粘附破坏。
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