تأثير الجرافين على الهياكل المجهرية المعدلة للأسفلت بناءً على الفحص المجهري للقوة الذرية Ⅱ
May 29, 2023
3.4. مناقشة البنية المجهرية للأسفلت على أساس نظرية تحول الطور السائل والصلب
أثناء التبريد ، يمكن أن تخضع بعض مكونات الإسفلت المنصهر لمرحلة سائلة - صلبةالانتقال ، مما يؤدي إلى فصل الطور في الأسفلت. والنتيجة هي "بنية النحل"فصل الطور في الأسفلت. وفقًا لـ Gibbs ، يمكن أن تكون عملية تغيير المرحلةمصنفة إلى قسمين ، أي تغير طور التنوي والنمو وتغير الطور المستمر.
انقر هنا للحصول على مزيد من المعلومات حول Cistanche Herbs لمكافحة الشيخوخة
الشكل 6.توزيع ارتفاع الشكل المجهري للاسفلت
3.4. مناقشة أساس الأسفلت المجهريةفي نظرية تحول الطور السائل والصلب
في رأينا ، تشكيل "النحل الهيكلures "وتأثير الجرافين علىيمكن توضيح "هياكل النحل" باستخدام baكذا نظرية "انتقال الطور السائل إلى الصلب". وفقا للتوازن الديناميكي الحراريم ، يمكن أن يحدث انتقال طورتشكل مرحلة جديدة عندما تكون المادة باردةإد إلى درجة حرارة انتقال المرحلة. مثلالشكل 6.توزيع ارتفاع الشكل المجهري للاسفلت.3.4.1. تحليل تكوين "بنية النحل"تمت مناقشة تشكيل "بنية النحل" ، وفي رأينا ، "النحلةتراكيب الأسفلت ناتجة عن تبلور الشمع أو الارتباط الذي يشتمل على الشمع وخرسانة أخرى (مثل الأسفلتينات والمعدلات). أثناء تجميد الأسفلت الخاموالزيوت المتبقية - مخاليط هيدروكربونية ذات نقاط انصهار عالية قادرة على الترسيبعن طريق التبلور - تُعرف مجتمعة بالشمع. الشمع ضروري لتكوين "النحلة"هيكل. "ظهور بلورات تقشر إبرة بعد التبريد يدل على وجودالشمع الجريزوفولفين في الأسفلت [37].
يتضمن تبلور الشمع الانتقال من جنين نووي إلى نواة بلورية، تليها بلورة. أثناء التبريد ، تم توزيع جزيئات الألكانبشكل عشوائي في الإسفلت المنصهر ، يتغير من حالة الطاقة الحرة العالية (الحالة السائلة) إلى الحالة المنخفضةحالة الطاقة الحرة (الحالة البلورية) ، حيث تكون جزيئات الألكان ضمن المدى القصيريتم ترتيبها بشكل منظم لتكوين نواة أجنة "الجنين النووي" ، مما يسهلالمزيد من تشكيل نواة بلورية مستقرة. الجنين النووي هو شرط أساسي لـبناء نواة. ومع ذلك ، فإن الجنين النووي سوف يتفكك إذا كانت درجة الحرارةيزيد ، في حين أنه سيشكل نواة مستقرة تتوسع وتتطور البلورات إذا كانيستمر الذوبان في التبريد. تشتمل عملية التبلور على تكوين نواةونمو الحبوب ، وكلاهما يتطلب درجة التبريد الفائق المناسبة. مثلتنخفض درجة الحرارة ، ستخضع هذه الجزيئات لكسر اتصال مستمر وكسر - قم بتوصيل العملية لتشكيل نقاط شعرية مرتبة حتى يتم الوصول إلى الحجم الحرج (حجم جديدحالة مستقرة) ، أي نواة بلورية [38]. أخيرًا ، الجزيئات الأخرى المحيطة ستظل دائمًاقم بتغطية النقاط الشبكية البلورية وشكل تدريجياً بنية شريحة رقيقة تقترب منالنواة البلورية وتتسبب في تطور النواة البلورية إلى بلورة على شكل إبرة.
يحدث نمو البلورة في المنطقة التي توجد فيها طاقة البلمرةالكريستال والبارافين الحر هو الأكبر ، مما يؤدي إلى أسرع نمو للورقةهيكل يقع على جانب النواة البلورية. في المكونات الأخرى من الجريزوفولفينالشمع والأسفلت ، تعمل جزيئات الإسفلت كنواة لتراكم البلوراتمجموعات ثم تطويرها إلى "هياكل النحل". عندما يكون نظام الإسفلتيبرد إلى أقل من درجة حرارة التبلور ، والزيت في الأسفلت على جانبيستصعد ورقة الذروة على طول القمة ، والتي يمكن اعتبارها ظاهرة شعرية فيالأسفلت المنصهر [39]. شكل7 يظهر رسم تخطيطي لهطول الأمطار في "النحلةالهياكل. "في الحالة المنصهرة ، المكونات الإسفلتية (المشبعة ، العطريات ، الراتنجات ، والأسفلتين) إلى حالة متجانسة. بعد ذلك ، من خلال التعديل ، فإنمعدل الجرافين مشتت بشكل موحد في الأسفلت المنصهر لتشكيل متجانسنظام. أثناء التبريد ، سيصبح الجرافين والأسفلتين مواقع نواة ، وسيصبحيتبلور الشمع بسهولة ، مما ينتج عنه "بنى النحل".
3.4.2. تأثير الجرافين على تراكيب نحل الأسفلت
أشارت الاستنتاجات السابقة إلى أن الجرافين المعدل "هياكل النحل"الكمثرى بكميات أكبر وكانت أصغر من الأسفلت الأساسي. وللتزاوج النواة البلورية هو الخطوة الأولى في التبلور وعملية التنوييمكن تصنيفها إلى نواة غير متجانسة ومتجانسة تعتمد على الكريستالنظرية التنوي. يشير التنوي المتجانس إلى نفس احتمال جنس النواةeration في الذوبان غير المبرد. وفي الوقت نفسه ، يشير التنوي غير المتجانس إلى أيتم تسهيل عملية التزاوج من خلال المواقف التحفيزية المختلفة مثل السطح والواجهة ،الشقوق والجدران.
سيصبح جسم معدل الجرافين المستقر الموقع التحفيزي للنواةفي الأسفلت المعدل ، ويصنف هذا تحت تنوي غير متجانس.يوفر دمج الجرافين العديد من مواقع التنوي والواجهات الاحترافيةبنصيحة القوالب العادية (الكروية) التي يمكن أن تترسب عليها جزيئات الشمع [40].الحانةrier من التنوي غير المتجانس (∆Gk*) أقل من التنوي المتجانس(∆Gk) ، والعلاقة موجودة في الأسفلت ، كما هو موضح في المعادلة (3) ، حيثθممثلترسخ زاوية الاتصال بين نواة على شكل غطاء وركيزة مسطحة ، كما هو موضح فينظرية التنوي الكلاسيكية. الشكل 8 شيدين بالنموذج غير المتجانس على شكل غطاءتنوي.كوسθيمكن حسابها من معادلة يونج (المعادلة (4)). في المعادلة 4 ، nl, SL,و SNالرجوع إلى الطاقات الحرة البينية بينالنواة والركيزة السائلةوالركيزة والنواة ، على التوالي. يمكن الحصول على f (0) من المعادلة (5) للعلاقة الهندسية لنموذج الغطاء ، وقيمتها أقل من أو تساوي 1.
عندما تتشكل النواة البلورية على عامل النواة ، حاجز النواةيتناقص مع زاوية الاتصال (θ) ، وحاجز التنوي غير المتجانس أقلمن حاجز التنوي المتجانس ، مما يسهل التبلور. في القاعدةالأسفلت ، الأسفلت يمكن أن يكون بمثابة عامل النواة. على النقيض من ذلك ، في تعديل الجرافينالأسفلت ، الجرافين المشتت بشكل موحد في الأسفلت سوف يشترك في دوره كعامل نواةمع الأسفلتين. على الرغم من أنه يمكن فصل الشمع عن طريق تنوي غير متجانس في كل منالأسفلت الأساسي والمعدل ، سيختلف عدد جزيئات عامل النواة في كلتا الحالتين.في رأينا ، يمكن أن يعمل معدل الجرافين كنواة مشتتة إضافيةمركز يسهل تكوين عدد كبير من بلورات الشمع الأصغر [41]. لذلك،سيكون عدد "هياكل النحل" في الأسفلت المعدل بالجرافين أعلى من ذلكالأسفلت الأساسي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي الجرافين إلى انخفاض حجم "بنية النحل"يرجع في المقام الأول إلى تكوين شبكة هلام مدمجة نسبيًا في المعدلأسفلت. في رأينا ، يتم تصنيف تكوين "هياكل النحل" تحت الانتشارتحول المرحلة ، وزيادة لزوجة الأسفلت المعدل تعيق الانتشار ونقل جزيئات الشمع
يمكن تفسير مرحلة نمو "بنية النحل" بناءً على نظرية الانتشار.تم تقديم شرح مفصل في دراستنا السابقة [27]. في الأسفلت السفليينتج عن اللزوجة تفاعلات أقل بين الجزيئات ، في حين أن قوة مقاومة أصغر تجاهينتج عن الهجرة ارتفاع معدل الهجرة الجزيئية ، مما يسهل هجرةمكونات الأسفلت. إن لزوجة الأسفلت الأساسي أقل من لزوجة الجرافين المعدلأسفلت. يمكن لمكونات الشمع أن تنتقل بسرعة في الأسفلت الأساسي ، وبالتاليتسهيل تطوير "بنية النحل".
وفي الوقت نفسه ، عدد التنويالمواقع في الأسفلت الأساسي أقل من الأسفلت المعدل بالجرافين. لذلك،تتوسع "هياكل النحل" الإسفلتية للقاعدة الأسفلتية ، ويكون توزيعها كذلكمبعثر. وفي الوقت نفسه ، فإن لزوجة الإسفلت المعدل عالية ، مما ينتج عنه انخفاضسرعة هجرة جزيئات الشمع. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام الجرافين كمادة أسفلتينكموقع تنوي ويعيق هجرة الجسيمات. العوامل المذكورة أعلاه يمكن أن تؤدي إلىكمية وفيرة وحجم أصغر من "هياكل النحل" في الأسفلت المعدل
الشكل المجهري للقاعدة الإسفلتية المسنّة وغير المسننة والجرافين المعدل كـتم التحقيق مع phalt عبر AFM. تمت مقارنة وتحليل الاختلافات في صورة مجهرية.آلية تشكيل "هياكل النحل" الأسفلتية وتأثير الجرافين علىتمت مناقشة "هياكل النحل". الاستنتاجات الرئيسية التي تم الحصول عليها هي كما يلي:
(4) قواعد المواد الأساسية ونظرية تحول الطور ونظرية الانتشار كانتقدم لتحليل مورفولوجيا نمو "هياكل النحل".
مراجع
1. الشمس ، د. يو ، ف. لي ، إل. لين ، تي ؛ Zhu، XY تأثير التركيب الكيميائي وهيكل روابط الأسفلت على الشفاء الذاتي.كونستر.يبني. ماتر.2017, 133, 495–501. [كروسريف]
2. لين ، إل. وولكفيست ، ف. روتلاند ، ميغاواط ؛ كلايسون ، ب. بيرجيسون ، ب. تجعد السطح: الظاهرة التي تسبب النحل في القار.جيه ماتر. علوم.2013, 48, 6970–6976. [كروسريف]
3. لوبر ، إل. ساتون ، أو. موريل ، JVJM ؛ فاليتون ، جي إم ؛ مولر ، ج. ملاحظات مباشرة جديدة للأسفلت وربط الأسفلت بواسطةالمسح المجهري الإلكتروني ومجهر القوة الذرية.J. ميكروسكوب.1996, 182, 32–39. [كروسريف]
4. باولي ، أت ؛ غرايمز ، RW ؛ بيمر ، AG ؛ تيرنر ، TF ؛ Branthaver، JF مورفولوجيا الأسفلت وكسور الأسفلت والنموذجتمت دراسة الأسفلت المشبع بالشمع بواسطة الفحص المجهري للقوة الذرية.كثافة العمليات J. رصف المهندس.2011, 12, 291–309. [كروسريف]
5. جاغر ، أ. لاكنر ، ر. أيزنمينجر سيتنر ، سي ؛ Blab، R. تحديد أربع مراحل مادية في البيتومين بالقوة الذريةالفحص المجهري.الطريق ماطر. رصيف ديس.2004, 5, 9–24. [كروسريف]
6. دي مورايس ، ميغابايت ؛ بيريرا ، ظهير أيمن ؛ سيمãس ، را. Leite ، LFM دراسة AFM ذات درجة حرارة عالية للبيتومين من فئة CAP 30/45.J. ميكروسكوب.2010, 239, 46–53. [كروسريف] 7. ماسون ، جيه إف ؛ ليبلوند ، ف. مارجيسون ، ج. مورفولوجيا البيتومين عن طريق الفحص المجهري للقوة الذرية للكشف عن الطور.J. ميكروسكوب.2006, 221, 17–29. [كروسريف]
8. لي ، ر. وانج ، ب. شيويه ، ب. Pei، J. دراسة تجريبية عن خصائص الشيخوخة وآلية تعديل أسفلت بحيرة ترينيدادالبيتومين المعدل.كونستر. يبني. ماتر.2015, 101, 878–883. [كروسريف]
9. شينغ ، سي ؛ ليو ، إل. Li، M. التركيب الكيميائي وخصائص الشيخوخة لمجلدات الأسفلت الخطية المعدلة SBS.وقود الطاقة2020, 34, 4194–4200. [كروسريف]
10. هونغ ، صباحا ؛ دراسة Fini و EH AFM لهياكل "النحل" الرابطة الإسفلتية: الأصل ، والكسر الميكانيكي ، والتطور الطوبولوجي ، والقطع الأثرية التجريبية.RSC Adv.2015, 5, 96972–96982. [كروسريف]
11. جي ، إكس. هوى ، واي. زو ، ح. تشين ، ب. جيانغ ، واي.دراسة الخصائص المجهرية السطحية للأسفلت بناءً على الفحص المجهري للقوة الذرية.كونستر. يبني. ماتر.2020, 242, 118025. [كروسريف]
12. هونغ ، صباحا ؛ جودوين ، أ. Fini ، EH تأثيرات التعرض للمياه على البنية المجهرية لسطح البيتومين.كونستر. يبني. ماتر.2017, 135, 682–688. [كروسريف]
13. يمكن.؛ لي ، إل. وانغ ، ح. وانغ ، دبليو. زينج ، ك.دراسة معملية حول تقييم الأداء وتدهور عوادم السياراتمن Nano-TiO2 مواد الأسفلت المعدلة بالجزيئات.حال. ماتر. علوم. م.2021, 2021, 1–13. [كروسريف]
14. مجموع.؛ سي ، سي ؛ تشانغ ، زي. Zhang ، H. دراسة الديناميات الجزيئية على تأثير Nano-ZnO / SBS على الخصائص الفيزيائية والتركيب الجزيئي للموثق الأسفلت.وقود2020, 263, 116777. [CrossRef٪5d
] 15. يانغ ، إل. تشو ، د. Kang ، Y. الخصائص الريولوجية لمجلدات الأسفلت المعدلة من الجرافين.المواد النانوية2020, 10, 2197. [كروسريف]
