基于分子动力学模拟的沥青膜内氧气扩散行为研究

摘要

沥青的老化是沥青路面使用过程中最受关注的问题之一。然而，沥青通常以薄膜的形式存在于混合料中。氧气扩散是影响沥青老化的重要因素，为了探究不同工况下氧气在沥青膜中的扩散行为，该研究建立了氧气-沥青-集料（OAA）模型，以模拟在实际情况下集料表面沥青膜状态。在不同时间、温度、氧气分子浓度和集料类型条件下，对OAA模型中氧气扩散和沥青组分迁移规律进行研究。通过计算分子的相对分子浓度、径向分布函数、均方位移和扩散系数，比较各因素对模型分子行为的影响，进一步分析各参数之间的联系。从分子模拟结果可知，氧气分子浓度随扩散时间的增加而增加，且集料与沥青界面处的氧气分子浓度明显上升。随着温度的升高，氧气向沥青膜内的扩散能力增强，氧气分子浓度随之线性增加。增加氧分子数量，沥青膜内的氧气相对分子浓度整体上升，CaCO₃集料更利于氧气向沥青膜内扩散。

关键词

道路材料 / 氧气扩散 / 沥青膜 / 分子动力学模拟 / 组分迁移 / 相对分子浓度