Efecto del grafeno en microestructuras de asfalto modificado basado en microscopía de fuerza atómica Ⅱ

3.4. Discusión de la microestructura del asfalto basada en la teoría de transformación de fase líquido-sólido

Durante el enfriamiento, algunos componentes del asfalto fundido pueden pasar por fase líquida-sólida.transición, que resulta en la separación de fases en el asfalto. La "estructura de abeja" es el resultadode separación de fases en asfalto. Según Gibbs, el proceso de cambio de fase puede serse clasifican en dos, es decir, cambio de fase de crecimiento de nucleación y cambio de fase continuo.

Haga clic aquí para obtener más información sobre las hierbas cistanche para combatir el envejecimiento

Figura 6.Distribución en altura de la micromorfología del asfalto

3.4. Discusión de la microestructura basada en asfaltosobre la teoría de la transformación de fase líquido-sólido

En nuestra opinión, la formación de "estructura de abejaures" y el efecto del grafeno en elLas "estructuras de abejas" se pueden dilucidar usando el basic teoría de la "transición de fase líquido-sólido". Según el equilibrio termodinámicom teoría, una transición de fase puede ocurrir aformar una nueva fase cuando el material se enfríaed a la temperatura de transición de fase. ComoFigura 6.Distribución en altura de la micromorfología del asfalto.3.4.1. Análisis de la formación de "estructura de abeja"Se ha debatido la formación de la "estructura de la abeja" y, en nuestra opinión, la "estructura de la abeja""estructuras" del asfalto se deben a la cristalización de cera o asociaciones que involucran cera yotros hormigones (como asfaltenos y modificadores). Durante la congelación del asfalto, crudoy aceite residual: mezclas de hidrocarburos con altos puntos de fusión capaces de precipitara través de la cristalización, se conocen colectivamente como cera. La cera es vital para la formación de la "abejaestructura". La aparición de cristales en escamas de aguja después del enfriamiento significa la presencia decera microcristalina en asfalto [37].

La cristalización de cera implica la transición de un embrión nuclear a un núcleo de cristal., seguido de un cristal. Durante el enfriamiento, las moléculas de alcano que se distribuyeronaleatoriamente en el cambio de asfalto fundido de un estado de alta energía libre (estado líquido) a un bajoestado de energía libre (estado cristalino), en el que las moléculas de alcano dentro del rango cortose organizan ordenadamente para formar embriones de núcleo del "embrión nuclear", lo que facilitala formación adicional de un núcleo cristalino estable. Un embrión nuclear es un requisito previo para laconstrucción de un núcleo. Sin embargo, el embrión nuclear se desintegrará si la temperaturaaumenta, mientras que formará un núcleo estable que se agrandará y desarrollará cristales si elel fundido continúa enfriándose. El proceso de cristalización comprende la formación de nucleación.y el crecimiento del grano, los cuales requieren el grado de sobreenfriamiento apropiado. como eldisminuye la temperatura, estas moléculas sufrirán una continua fractura de conexión yfractura: conecte el proceso para formar puntos reticulares ordenados hasta que se alcance un tamaño crítico (un nuevoestado estable), es decir, un núcleo cristalino [38]. Finalmente, otras moléculas circundantes siempreCubra los puntos de la red cristalina y forme gradualmente una estructura de rebanada delgada que se acerque alnúcleo cristalino y hace que el núcleo cristalino se desarrolle en un cristal en forma de aguja.

El crecimiento del cristal ocurre en la región donde la energía de polimerización entreel cristal y la parafina libre es el mayor, lo que resulta en el crecimiento más rápido de la hojaestructura situada en el lateral del núcleo cristalino. En los otros componentes del microcristalinocera y asfalto, las moléculas de asfalteno sirven como núcleo para la acumulación de cristalesgrupos y luego desarrollarlos aún más en "estructuras de abejas". Cuando el sistema de asfalto estáenfriado por debajo de la temperatura de cristalización, el aceite en el asfalto en ambos lados de lahoja de pico ascenderá a lo largo del pico, lo que puede considerarse un fenómeno capilar enasfalto fundido [39]. Cifra7 muestra un diagrama esquemático de la precipitación de la "abejaestructuras". En estado fundido, los componentes asfálticos (saturados, aromáticos, resinas yasfaltenos) se mezclan hasta un estado homogéneo. Posteriormente, mediante modificación, elmodificador de grafeno se dispersa uniformemente en el asfalto fundido para formar un homogéneosistema. Durante el enfriamiento, el grafeno y los asfaltenos se convertirán en sitios de nucleación, y ella cera se cristalizará fácilmente, dando como resultado "estructuras de abeja".

3.4.2. Efecto del grafeno en las estructuras de abejas del asfalto

Las conclusiones anteriores indicaron que las "estructuras de abejas" de grafeno modificado apbrotaron en mayor cantidad y fueron más pequeños que los del asfalto base. el paraLa formación de un núcleo cristalino es el primer paso en la cristalización, y el proceso de nucleaciónse puede clasificar en nucleación no homogénea y homogénea basada en cristalteoría de la nucleación. La nucleación homogénea se refiere a la misma probabilidad de generación del núcleoración en fundidos subenfriados. Mientras tanto, la nucleación no homogénea se refiere a un forproceso de mación facilitado por varias posiciones catalíticas como la superficie, interfaz,grietas y paredes.

El cuerpo del modificador de grafeno estable se convertirá en el sitio catalítico para el núcleo.formación en asfalto modificado, y este se clasifica en nucleación no homogénea.La incorporación de grafeno proporciona numerosos sitios de nucleación e interfaces provide plantillas regulares (esféricas) sobre las que se pueden depositar moléculas de cera [40].El barrio de nucleación no homogénea (∆Gk*) es menor que el de la nucleación homogénea(∆Gk), y la relación existe en el asfalto, como se muestra en la Ecuación (3), dondeθrepresentarenvía el ángulo de contacto entre un núcleo en forma de casquete y un sustrato plano, como se muestra enla teoría clásica de la nucleación. Figura 8 shuye el modelo en forma de gorra de no homogéneonucleación.Porqueθse puede calcular a partir de la ecuación de Young (Ecuación (4)). En la Ecuación 4, Nl, SL,y Snse refieren a las energías libres interfaciales entreel núcleo y el líquido, sustratoysustrato y núcleo, respectivamente. f(0) se puede obtener de la Ecuación (5) de la relación geométrica del modelo cap, y su valor es menor o igual a 1.

Cuando el núcleo cristalino se forma sobre el agente de nucleación, la barrera de nucleacióndisminuye con el ángulo de contacto (θ), y la barrera de nucleación no homogénea es menorque la barrera de nucleación homogénea, que facilita la cristalización. En la baseasfalto, el asfalteno puede servir como agente de nucleación. Por el contrario, en el grafeno modificadoasfalto, el grafeno uniformemente disperso en el asfalto compartirá su papel como agente nucleantecon asfalteno. Aunque la cera se puede desprender a través de una nucleación no homogénea tanto en elasfalto base y modificado, el número de partículas del agente nucleante en ambos casos será diferente.En nuestra opinión, el modificador de grafeno puede servir como una nucleación dispersa adicionalcentro que facilita la formación de un gran número de pequeños cristales de cera [41]. Por lo tanto,el número de "estructuras de abejas" en el asfalto modificado con grafeno será mayor que eldel asfalto base. Además, el grafeno puede resultar en un volumen más bajo de "estructura de abeja"debido principalmente a la formación de una red de gel relativamente compacta en el modificadoasfalto. En nuestra opinión, la formación de las "estructuras de abejas" se clasifica en difusivastransición de fase, y el aumento de la viscosidad del asfalto modificado dificulta la difusión ytransferencia de moléculas de cera

La etapa de crecimiento de la "estructura de la abeja" se puede explicar con base en la teoría de la difusión.Se ha presentado una explicación detallada en nuestro estudio anterior [27]. En asfalto, una menorLa viscosidad da como resultado menos interacciones intermoleculares, mientras que una fuerza resistente más pequeña haciaLa migración da como resultado una tasa de migración molecular más alta, lo que facilita la migración decomponentes del asfalto. La viscosidad del asfalto base es menor que la del asfalto modificado con grafeno.asfalto. Los componentes de la cera pueden migrar rápidamente en el asfalto base, por lo quefacilitando el desarrollo de la "estructura de abeja".

Mientras tanto, el número de nucleaciónsitios en el asfalto base es menor que la del asfalto modificado con grafeno. Por lo tanto,las "estructuras de abejas" asfálticas del asfalto base se agrandan y sus distribuciones sondisperso. Mientras tanto, la viscosidad del asfalto modificado es alta, lo que resulta en la bajavelocidad de migración de las moléculas de cera. Además, el grafeno como asfalteno puede servircomo un sitio de nucleación e impedir la migración de partículas. Los factores anteriores pueden resultar en laabundante cantidad y menor tamaño de "estructuras de abejas" en asfalto modificado

La micromorfología del asfalto base sin envejecer y envejecido y modificado con grafeno comophalt fueron investigados a través de AFM. Las variaciones micrográficas se compararon y analizaron.El mecanismo de formación de "estructuras de abejas" asfálticas y el efecto del grafeno en elSe discutieron las "estructuras de abejas". Las principales conclusiones obtenidas son las siguientes: