餐饮废油对老化沥青的微观再生效应.pdf

第2 0 卷第9 期2023年9月D0I:10.19713/ki.43-1423/u.T20221901铁道科学与工程学报Journal of Railway Science and Engineering餐饮废油对老化沥青的微观再生效应Volume 20Number 9September2023徐宁，汪海年，陈玉，王惠敏，焦虎(长安大学公路学院，陕西西安7 10 0 6 4)摘要：为了从分子水平揭示餐饮废油(CWO)对老化沥青的再生机制，利用分子动力学和密度泛函理论方法分析CWO对老化沥青胶体性质的影响。通过溶解度参数和密度验证了构建的基质沥青，老化沥青及CWO再生沥青模型的合理性。从径向分布函数和沥青质二聚体结构角度探讨了加入CWO前后老化沥青胶体结构的演化规律及成因；从内聚能密度，剪切黏度，玻璃化转变温度角度表征了CWO对老化沥青胶体热力学性质的恢复效果。结果表明，老化破坏了沥青的溶-凝胶体结构，使其内部形成了致密的沥青质分子团聚。CWO发挥了解缔沥青质团聚的作用，部分恢复了老化沥青胶体的微观结构。与老化沥青质二聚体随机接触的CWO小分子占据了部分结合空间，通过物理空间阻隔使老化沥青质二聚体的结合距离由3.8 94A增加至4.7 7 35.0 44A之间，而结合能由6 8.48 2 Kcal/mol降低至40.157 55.37 6 Kcal/mol之间。与含氧端部相比，CWO分子的不含氧端部和中部更显著地削弱了老化沥青质二聚体的结合强度。CWO恢复了老化沥青胶体的微观结构，降低了老化沥青分子间的作用强度，一定程度上扭转了老化对沥青性能的负面影响，表现为CWO再生沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度等热力学性质得到改善。研究成果有利于深入认识CWO对老化沥青的再生机制，也进一步证明了CWO作为老化沥青再生剂的潜力。关键词：道路工程；分子模拟；老化沥青；餐饮废油；再生剂；微观结构；热力学性质中图分类号：U414文章编号：16 7 2-7 0 2 9（2 0 2 3）0 9-340 6-10文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)Microscopic regeneration effect of catering waste oil on aged asphaltXU Ning,WANG Hainian,CHEN YU,WANG Huimin,JIAO Hu(School of Highway,Changan University,Xian 710064,China)Abstract:To reveal the regeneration mechanism of catering waste oil(CWO)on aged asphalt from the molecularlevel,the effects of CwO on the colloidal properties of aged asphalt were analyzed by means of moleculardynamics and density functional theory methods.The constructed models of base asphalt,aged asphalt and CWOrecycled asphalt were validated by solubility parameters and density.The evolution of the colloidal structure ofaged asphalt before and after CWO addition was investigated in terms of the radial distribution function andasphaltene dimer structure;the recovery effect of CWO on the colloidal thermodynamic properties of agedasphalt is characterized in terms of cohesive energy density,shear viscosity and glass transition temperature.The收稿日期：2 0 2 2-10-0 4基金项目：国家重点研发计划项目(2 0 2 1YFB2601000)通信作者：汪海年(197 7 一)，男，江苏涟水人，教授，博士，从事环保沥青材料开发与测试研究；E-mail：w a n g h n c h d.e d u.c n第9 期results show that aging destroys the sol-gel structure of the asphalt and causes the formation of compactasphaltene molecular agglomerates.CwO plays a role in declustering asphaltene agglomerates and partiallyrestores the colloidal microstructure of aged asphalt.Small CwO molecules contacting randomly with agedasphaltene dimers occupy part of the binding space and increase the binding distance of aged asphaltene dimersfrom 3.894 A to a range of 4.7735.044 A by physical space barrier while reducing the binding energy from68.482 Kcal/mol to a range of 40.15755.376 Kcal/mol.Compared with the oxygen-containing end,the non-oxygen-containing end and middle part of CWO molecules weaken the binding strength of aged asphaltenedimers more significantly.With the restoration of the colloidal microstructure and the reduction of theintermolecular interaction strength of the aged asphalt,CWO has reversed the negative effects of aging on asphaltproperties to a certain extent,as shown by the recovery of shear viscosity and glass transition temperature ofCWO recycled asphalt.The findings are beneficial to the in-depth understanding of the regeneration mechanismof CWO on aged asphalt and further demonstrate the potential of CWO as a rejuvenator for aged asphalt.Key words:road engineering;molecular simulation;aged asphalt;catering waste oi;rejuvenator;microstructure;thermodynamic properties徐宁，等：餐饮废油对老化沥青的微观再生效应3407餐饮废油(CWO)是油炸食品加工厂、餐馆、家庭厨房等产生的废弃油脂。CWO的不合理处置将带来负面的环境影响，如直接倾倒CWO会导致当地水质富营养化，引起微生物、浮游植物和藻类的疯狂生长，破坏原有的水质生态平衡。此外，部分CWO被非法收集后在油脂市场出售，也严重危害消费者的身体健康2。由此可见，CWO的资源化利用可以消除其对食品安全和环境的潜在危害，实现良好的经济和环境效益，也成为当前的研究热点。由于CWO与沥青的轻质组分相似，可用于协调老化沥青的组分比例，大量室内试验探索了CWO作为老化沥青再生剂的潜力。当前的研究表明，CWO可以通过物理稀释作用恢复老化沥青组分的比例及极性，进而实现再生沥青宏观性能的改善3-5。尽管CWO对老化沥青的宏观再生效应已有大量的研究，但CWO恢复老化沥青性能的微观驱动机制目前尚不清楚。胶体理论把沥青微观结构看作胶质吸附固态微粒沥青质并分散在轻质组分中的胶体结构。当沥青质、胶质与轻质组分含量维持在相对匹配的范围时，沥青一般为溶-凝胶体结构，此时沥青具有较好的性能。沥青在老化过程中，沥青质含量增大，使得老化沥青胶体更接近凝胶型结构，微观性能也出现劣化。这直接影响了老化沥青的宏观性能，表现为高温下不易变形，低温下易开裂7。因此，从沥青胶体角度出发，再生剂能否有效恢复老化沥青的胶体结构及性能，被视为解决老化沥青再生的核心问题。CWO作为沥青再生剂，其对老化沥青胶体性质的影响理应受到足够的关注，这有利于揭示CWO对老化沥青的再生机制。然而，CWO与沥青胶质的相互作用本质上是分子间的相互作用，不便用室内试验表征。分子模拟方法作为计算机虚拟仿真实验，突破了检测手段限制，有效弥补了宏观实验的不足，并可用于描述材料化学成分与外加剂之间的相互作用机制9-10。越来越多的研究人员利用分子模拟方法来研究再生沥青材料1I-1。这些研究为探索CWO恢复老化沥青性能的微观驱动机制提供了借鉴。综上所述，本研究借助MaterialsStudio计算平台，基于分子动力学方法(MD)和密度泛函理论方法(DFT)，从沥青胶体微观结构和热力学性能角度探究CWO对老化沥青微观再生效应，以期深入揭示CWO对老化沥青的再生机制。1分子模型与模拟方法1.1代代表性分子选取沥青是一种含有碳、氢、氧和各种杂原子的复杂有机物，其成分按分子量可分为饱和分(Ar)、胶质(Re)、芳香分(Sa)和沥青质(Re)。本研究采用了LI等14提出的代表沥青四组分的12 种不同结构3408分子构建基质沥青模型。根据老化沥青微观化学特点，当前主要以12 种不同结构分子为基础，保持饱和分组分(含有的极性原子和芳烃环少)代表性分子结构不变，在潜在反应位点增加沥青质、胶质和芳香分组分代表性分子的氧原子(图1(b)中红色原子)含量以表征老化沥青中增加的羰基和亚矾基官能团浓度15。QU等5按照上述原则构建了短期老化沥青和长期老化沥青的代表性分子。不同老化状态下沥青的含氧官能团浓度不同。本研究采用QU等115提出的完全氧化的12 种代表性分子构建老化沥青模型(长期老化沥青)5。基质沥青和老(a)铁道科学与工程学报化沥青的代表性分子如图1所示。CWO含有大量游离脂肪酸，主要与甘油三酯(新鲜油主要成分)在食品煎炸过程中的水解反应有关6。此外，随着水解反应时间的延长，游离脂肪酸的浓度也会变大。ASLI等7 通过气相色谱-质谱仪和傅立叶红外光谱分析了CWO的化学成分，指出CWO主要含有油酸、棕榈酸和亚油酸等脂肪酸，含量分别为43.6 0%，38.35%和11.39%。这3种脂肪酸分子，如图2 所示，通常用于分析CWO与沥青材料相互作用的微观机理，也作为本研究中CWO的代表性分子。2023年9月Re-1Re-2Re-5Re-3Re-4胶质代表性分子Asp-3Asp-2沥青质代表性分子Sa-1Ar-1Ar-2芳香分代表性分子(b)老化的Re-1Sa-2饱和分代表性分子老化的Re-2老化的Asp-1老化的Re-3老化的Re-4老化胶质代表性分子老化的Re-5老化的Asp-2老化沥青质代表性分子老化的Asp-3老化的Sa-2老化的Ar-老化的Sa-1老化的Ar-1老化芳香分代表性分子Fig.1 Representative molecules of asphalt老化饱和分代表性分子(a)基质沥青；(b)老化沥青图1沥青代表性分子亚油酸(CigH3202)油酸(C1:H3402)图2 餐饮废油代表性分子Fig.2 Representative molecules of catering waste oil棕榈酸(C16H3202)第9期1.2沥青模型构建基于MD方法分别构建了基质沥青，老化沥青及CWO掺量约为6%的再生沥青模型（简述为6%CWO再生沥青)。需要指出，6%CWO掺量由室内试验经验确定，再生沥青在此CWO掺量下可以获得较为均衡的高低温性能。沥青模型的构建分为3个步骤：1）创建初始晶胞：基于Amorphouscell模块，将预定个数分子封装在低密度(0.6g/cm)晶胞中；2)结构优化：基于Forcite模块，通过Geometry optimization任务对初始晶胞进行几何优化，消除不合理分子重叠，调整不稳定的高能构型；3)弛豫：通过Dynamics任务，分别在NVT系综和NPT系综下对晶胞进行10 0 ps动力学计算，使其达到稳态状态。模型构建的具体仿基质沥化学青模型组分分子化学式个数比例/%Asp-1(C.,H,O)2沥青质Asp-2(C.,H,N)Asp-3(C,H,S)Sa-1(C,oHe2)饱和分Sa-2(C,H,2)Ar-1(C,H4)芳香分Ar-2(C,oH46)Re-1(C4oH,N)Re-2(C4oH.oS)胶质Re-3(C,H,oS,)Re-4(C,H,N)Re-5(C2,H,oO)为了验证沥青模型的合理性，通过Forcite模块Cohesive energydensity功能计算了沥青模型的溶解度参数并提取了沥青模型的密度，如图3所示。已有研究表明，沥青实测的溶解度参数和密度范围分别为13.30 2 2.50(J/cm)056和0.941.04g/cm315。由图3可以看出，沥青模型的溶解度参数和密度均在实测范围之内。这表明本研究中构建的沥青模型是合理的。1.3评价方法及指标本研究基于构建的稳态沥青模型，对比分析徐宁，等：餐饮废油对老化沥青的微观再生效应表1沥青模型中分子个数Table 1 Number of molecules in asphalt model老化沥青模型组分分子化学式个数老化 Asp-1(C4,H460,)5212.021361617434363409真参数如下：力场为COMPASS力场；范德华力和静电相互作用分别采用Atombased和Ewald方式求和；截断半径为15.5A，并在该范围之外应用了长程校正；温度(2 98 K)和压力(1atm)分别采用Nos-Hoover和Berendsen方式控制。需要指出，基质沥青和老化沥青模型中代表性分子个数主要根据老化前后沥青(PUMA70#)四组分比例确定，如表1所示。此外，6%CWO再生沥青模型中除了相应的老化沥青代表性分子外，还包括一定数量的油酸，亚油酸和棕榈酸等分子。根据CWO中脂肪酸含量的比例，6%CWO再生沥青模型中油酸、棕榈酸和亚油酸个数分别为4，4和2。实际沥青组分比例/%组分基质老化比例/%沥青沥青老化 Asp-2(C.cH,NO,)5老化 Asp-3(C,H,O,S)5老化 Sa-1(C,H2)723.2老化 Sa-22(C,oHg,)老化Ar-1(C,H,O.)39.7老化 Ar-2(C,H,O,)老化Re-1(C4oH,NO,)老化Re-2(C4oHsO,S)25.1老化Re-3(CisHoO,S)老化 Re-4(C.,H,NO,)老化Re-5(C2,H4sO,)基质沥青，老化沥青和6%CWO再生沥青胶体的微观结构及热力学性质，以揭示CWO对老化沥青的微观再生效应。具体来说，从径向分布函数和沥青质二聚体结构角度探讨了加入CWO前后老化沥青胶体结构的演化规律及成因，从内聚能密度，剪切粘度，玻璃化转变温度角度表征了CWO对老化沥青胶体热力学性质的恢复效果。具体指标如下所示。1)径向分布函数径向分布函数(RDF，Ra d i a l d i s t r i b u t i o n f u n c-28.216.0813144444612.823.130.339.325.524.828.316.230.425.23410tion)，如式(1)所示，描述了系统中给定距离r处参考粒子周围径向出现目标粒子的归一化概率。当前，RDF曲线常用于沥青微观结构的分子水平分析。在统计范围内，RDF曲线峰值相对位置可用于分析目标粒子的相对分布。通常RDF曲线首峰越先出现，表明粒子间相对距离越近18。本研究通过Forcite analysis功能计算了沥青模型中不同组分间的RDF。(1)p4元r?dr其中，p为整个系统的总密度，kg/m；r 为粒子间距，m；N为系统中的粒子数。1.2-o-溶解度参数-密度1.1(cu0.a)/器合理范围上限：1.0 41.0合理范围下限：0.940.90.8基质沥青老化沥青6%CWO沥青类型再生沥青图3沥青模型的密度和溶解度参数Fig.3 Density and solubility parameters of asphalt model2)沥青质二聚体的结合距离和结合能沥青质二聚体常作为简化模型用于探究再生剂对沥青质聚集体结构的影响9。二聚体构型的结合距离和结合程度反映了沥青质分子的结合强度。本研究通过手动调整分子位置和角度，构建了基质沥青质分子和老化沥青质分子最常见和最稳定的元-元堆叠二聚体结构及CWO位于老化沥青质二聚体层间的初始结合构型。为了体现CWO分子分布的随机性，构建了CWO分子含氧端部，不含氧端部及中部接触老化沥青质二聚体的结合构型。随后，利用DMol,模块(选择GGA和PBE作为密度泛函，同时考虑了Grimme色散校正)对二聚体构型执行结构优化，得到能量最小化结构。在此基础上，测量了二聚体构型中沥青质分子质心间的距离(结合距离)并通过公式(2)计算了沥青质二聚体结合能。E,=Ema+Eremin-Eal铁道科学与工程学报其中，E,为沥青质二聚体结构体系的结合能；Em为取出沥青质分子的能量；Eremain为体系中剩余分子的能量；E为整个结合构型的能量。3)内聚能密度内聚能密度(CED，Co h e s i v e e n e r g y d e n s i t y)是指单位体积内1mol凝聚体为克服分子间作用力汽化时所需要的能量。一般来说，分子中所含基团的极性越高，代表分子间作用力越强，对应的dNCED越高，反之亦然2 0。本研究通过Forcite模块g(r)=中Cohesive energydensity任务获取了2 98 K下不同沥青模型的CED值，以分析CWO对老化沥青分子间作用强度的影响。244)剪切黏度合理范围上限：2 2.50剪切黏度反映了沥青胶体的流动性，与高温22性能密切相关。本研究采用Forcite模块中Con-20fined shear任务，以1ps-的剪切速率获取了433K18下不同沥青模型的剪切黏度，以分析CWO对老化沥青高温性能的影响。165)玻璃化转变温度14玻璃化转变温度通常被定义为沥青由橡胶态合理范围下限：13.30122023年9月向玻璃态转变过程中过渡区对应的温度，与沥青的抗裂性密切相关。为了分析CWO对老化沥青低温性能的影响，本研究在NPT系综下，以30 K为温度间隔获取了各个温度下沥青模型的比体积(单位质量物质所占有的体积)。在此基础上，对不同温度段的数据点拟合，以获取玻璃态和橡胶态区间的交点，即沥青的玻璃化转变温度。2丝结果与讨论2.1CWO对老化沥青胶体结构的影响2.1.1径向分布函数分析本研究在NVT系综下对基质沥青、老化沥青、6%CWO再生沥青稳态模型进行了额外的动力学计算，获取了3种沥青模型的2 0 0 个轨迹文件。进一步，以分子质心作为统计对象，基于获取的2 0 0 个轨迹文件，通过Forciteanalysis功能计算了3种沥青模型中沥青质与沥青质、胶质、芳香分和饱和分对的RDFs，结果如图4所示。由图4(a)可知，基质沥青中沥青质-沥青质对和沥青质-胶质对RDF曲线首峰均出现在8.55A(2)8.75A左右，可以推测基质沥青中形成了胶质分子第9期吸附在沥青质分子周围的胶束。此外，沥青质-饱和分对和沥青质-芳香分对RDF曲线在8.55A8.75A前后均有峰值，说明饱和分和芳香分在胶束内部或周围排列，充当分散介质。此时，沥青微观结构符合溶-凝胶体结构。(a)65沥青质一沥青质4一沥青质一胶质一沥青质一饱和分3沥青质-芳香分21007(b)6543200(c)65432100(a)基质沥青；(b)老化沥青；(c)6%CWO再生沥青图4沥青模型的径向分布函数Fig.4 Radial distribution function of asphalt model由图4(b)可知，老化沥青中沥青质与其他组分的RDF曲线首峰位置并没有明显的变化，但其沥青质-沥青质对RDF曲线的首峰位置出现在6.35A徐宁，等：餐饮废油对老化沥青的微观再生效应48r/A一沥青质一沥青质沥青质一胶质沥青质一饱和分沥青质-芳香分48r/A48r/A3411处，先于基质沥青。同时，在8 A12 A 范围内，沥青质-沥青质对和沥青质-胶质对的RDF曲线趋势具有一致性。由此可以推测，老化使沥青内部沥青质相互靠近，同时胶质分子吸附在聚集态沥青质分子周围，此时沥青的溶-凝胶体结构已被破坏。在图示沥青质和胶质分子的分布构象中，老化沥青也清晰地呈现出胶质分子包围沥青质聚集体结构的分布状态。需要指出，老化沥青中形成以沥青质为核心的聚集体结构，在ZADSHIR等12 和DING等18 的研究中也被发现。解缔老化沥青中沥青质聚集体结构也被视为老化沥青的真正再生2。由图4(c)可知，6%CWO再生沥青中沥青质-饱和分对和沥青质-芳香分对RDF曲线的首峰位置12161216一沥青质一沥青质沥青质一胶质沥青质一饱和分沥青质一芳香分1216202020与基质沥青相比并无明显变化，但CWO使再生沥青中沥青质-沥青质对RDF曲线的首峰位置恢复到8.51A，与基质沥青基本相当。这表明CWO有效缓解了老化导致的沥青质团聚问题。图示沥青质、胶质和CWO(黑色)分子的分布构象中，已不能观察到沥青质聚集体结构。此外，6%CWO再生沥青中沥青质-胶质对RDF曲线的首峰位置早于沥青质-沥青质对。由此可以推测，CWO使再生沥青恢复了胶质吸附沥青质并分布在分散相(芳香分和饱和分)中的溶-凝胶体结构。需要指出，6%CWO再生沥青中沥青质-胶质对RDF首峰位置(3.6 3A)相对于基质沥青明显缩短，体现出再生沥青中沥青质和胶质分子的吸附比基质沥青更加紧密。这表明老化沥青质和老化胶质分子仍具有高极性。从这点可以看出，CWO并没有逆转沥青老化，其主要通过逆转老化的负面影响来恢复沥青胶体的微观结构。2.1.2沥青质二聚体结构分析为了揭示CWO再生前后沥青中沥青质分布状态变化的内因，基于DFT方法分析了CWO与沥青质二聚体结构的相互作用。老化前后沥青质二聚体构型及CWO分子与老化沥青质二聚体的结合构型如图5所示。不同类型沥青质二聚体构型的结合距离和结合能如表2 所示。需要指出，由于沥青质组分各分子及CWO各脂肪酸分子均有相似的结构，研究中仅选择了Asp-1沥青质分子构建沥青质二聚体构型，同时，也仅分析了油酸分子与沥青质二聚体构型的相互作用。3412铁道科学与工程学报2023年9月(b)优化后优化后4.2573.849()d优化后4.773优化后4.77(e)优化后5.044(a)基质沥青质二聚体构型；(b)老化沥青质二聚体构型；(c)CWO含氧端部与二聚体结合构型；(d)CWO不含氧端部与二聚体结合构型；(e)CWO中部与二聚体结合构型图5沥青质二聚体结构及CWO分子与二聚体结构结合构型Fig.5Asphaltene dimer structure and the combination configuration of CwO molecular with the dimer structure表2 沥青质二聚结构的结合距离和结合能Table 2Binding distance and bonding energy of asphaltenedimeric structures沥青质堆叠类型结合距离/A结合能/(Kcalmol)基质沥青4.257老化沥青3.894CWO分子含氧端部4.773CWO不含氧端部4.777CWO分子中部5.044由图5和表2 可以看出，老化沥青质二聚体的结合距离明显小于基质沥青质，而结合能大于基质沥青质，这表明老化沥青质分子倾向于形成更加牢固的聚集体结构。众所周知，老化使沥青中38.296沥青质组分增多，为沥青质分子的相互接触创造68.48255.37640.15750.940了条件。此外，如图6(a)和6(b)所示，负电性氧原子的引入使沥青质分子中部芳烃环平面的电荷密度减小，也使整个沥青质分子的电荷分布不均匀1.365 X 10-1第9期性增加。这减小了老化沥青质分子芳烃环平面元-元堆叠的静电互斥，有利于沥青质分子间形成正-负静电势穿透效应，从而使老化沥青质分子形成了稳定二聚体构型。然而，随机与老化沥青质二聚体接触的直链结构CWO小分子占据了部分结合空间，使老化沥青质二聚体的结合距离由3.8 9 4A增加至4.7 7 35.0 44A之间，结合能由6 8.48 2 Kcal/mol降低至40.157 55.37 6 Kcal/mol之间。这清晰地体现出CWO分子降低了老化沥青质二聚体的结合强度。需要指出，CWO分子不含氧端部和中部基本上呈现电中性(如图6(c)所示)，其可以明显削弱老化沥青质二聚体的结合强度，甚至使老化沥青质二聚体的结合强度下降至基质沥青质二聚体的水(a)(b)(c)(a)基质沥青质分子；(b)老化沥青质分子；(c)CWO分子Fig.6Electrostatic potential2.2CWO对老化沥青胶体热力学性质的影响CWO通过逆转老化的负面影响恢复了沥青胶体的微观结构，这应在沥青胶体热力学性质中有所体现。下文将分析CWO对老化沥青胶体热力学性能的影响，包括内聚能密度及与工程性能密切相关的剪切粘度和玻璃化转变温度等性能。2.2.1内聚能密度分析本研究通过Forcite模块中Cohesive energy den-sity任务获取了2 9 8 K下不同沥青模型的CED值，如图7 所示。从图7 可以看出：相对于基质沥青，老化沥青的CED有明显提升；然而，6%CWO再生沥青的徐宁，等：餐饮废油对老化沥青的微观再生效应图6 静电势CED相对于老化沥青略有下降，表明CWO的加入可以降低老化沥青分子间的相互作用强度。这主要是因为老化增加了沥青中极性含氧官能团的浓度，使沥青分子间相互作用强度增加。但CWO可以通过物理稀释作用降低老化沥青中含氧官能团的浓度，从而削弱了老化沥青分子间的相互作用强度。CWO降低了老化沥青分子间的相互作用强度，有助于恢复沥青组分的相互作用，并在一定程度上佐证了老化沥青质自缔合性变差的事实。2.2.2剪切粘度和玻璃化转变温度分析基质沥青，老化沥青，6%再生沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度如图8 所示。3413平。这表明CWO分子主要通过物理空间阻隔削弱老化沥青质二聚体的结合强度。然而，CWO分子的电负性含氧端部(如图6(c)所示)虽然占据了老化沥青质二聚体的结合空间，但其与正电势的老化沥青质分子芳烃环平面外侧和侧链(如图6(b)所示)存在潜在的静电吸引，这并不利于其降低老化沥青质二聚体的结合强度。因此，与含氧端部相比，CWO分子的不含氧端部和中部更显著地削弱了老化沥青质二聚体结合强度。总的来说，CWO与老化沥青混溶过程中，微观层面上通过物理空间阻隔降低了老化沥青质分子的自缔合性，破坏了老化沥青中沥青质聚集体结构，最终使再生沥青的胶体结构更类似于基质沥青。0-1.137X 10-2-2.275 X 10-2-3.412 X 10-2-4.549 X 10-21.251 10-11.137X10-11.024 X 10-29.098 10-27.961 10-26.824 X 10-25.867 10-24.549 10-23.412 X 10-22.275 10-21.137X 10-234144.0(u1:01)/器3.53.0上铁道科学与工程学报的提高。6%CWO再生沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度体现出了CWO对老化沥青宏观性能恢复效应。具体来说，CWO将老化沥青的剪切黏度从3.391.01cP降低到0.91cP，并使老化沥青的玻璃化转3.142.962023年9月变温度降低至与基础沥青基本相当。由此可知，CWO恢复了老化沥青胶体的微观结构及降低了老化沥青分子间作用强度，一定程度上扭转了老化3结论对沥青性能的负面影响。0.50基质沥青图7 不同类型沥青模型的内聚能密度Fig.7Cohesive energy density of different asphalt models1.5d/鞋低真1.00.50基质沥青1.12基质沥青老化沥青6%CWO再生沥青1.08基质沥青拟合线老化沥青拟合线CWO再生沥青拟合线1.041.000.960.92183213243273 303 333363393温度/K(a)剪切黏度；(b)玻璃化转变温度图8 不同类型沥青模型Fig.8 Different types of asphalt models众所周知，老化后沥青的高温性能增强，低温性能下降。本研究中，剪切黏度和玻璃化转变温度等热力学参数证实这种现象，表现为老化使沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度均有不同程度老化沥青沥青类型1.010.74老化沥青沥青类型288.6K288.5K296.0K6%CWO再生沥青(a)0.916%CWO再生沥青(b)1)老化破坏了沥青的胶体结构，使沥青中出现沥青质聚集体结构。CWO发挥了解缔沥青质团聚的作用，扭转了老化的负面影响，部分恢复了老化沥青胶体的微观结构。2)CWO占据老化沥青质二聚体结合空间时，通过物理空间阻隔作用增加了沥青质二聚体的结合距离，降低了沥青质二聚体结构的结合能，潜在促使了老化沥青质聚集体的解缔。3)CWO恢复了老化沥青胶体的微观结构，降低了老化沥青分子间作用强度，使得6%CWO再生沥青的剪切黏度和玻璃化转变温度等热力学性质得到改善。参考文献：1 YAAKOB Z,MOHAMMAD M,ALHERBAWI M,et al.Overview of the production of biodiesel from wastecooking oilJ.Renewable and Sustainable EnergyReviews,2013,18:184-193.2 王敏，吴澎.餐饮废油资源化利用现状及发展趋势1中国粮油学报,2 0 2 0,35(8)：17 7-18 5,195.WANG Min,WU Peng.Current situation anddevelopment trend of catering waste oil resourcesutilizationJ.Journal of the Chinese Cereals and OilsAssociation,2020,35(8):177-185,195.3SUO Zhi,NIE Lei,XIANG Fanrong,et al.The effect ofwaste plant oil on the composition and micro-morphological properties of old asphalt compositionJ.Buildings,2021,11(9):407.4 CAO Xinxin,WANG Hao,CAO Xuejuan,et 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