长沙理工大学交通运输工程学院，湖南 长沙 400114
杨程程, 柳力, 刘朝晖, 等. 纳米SiO2接枝玄武岩纤维与沥青界面黏结性能[J]. 化工进展, 2025, 44(11): 6466-6476.
DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1535
针对玄武岩纤维（basalt fiber，BF）表面光滑、表面能低、与沥青界面黏结强度不强等工程问题，以纳米SiO2为接枝材料，硅烷偶联剂（KH550）为连接剂，运用化学接枝法，制备了纳米SiO2接枝玄武岩纤维（SiO2-BF），通过SEM和FT-IR试验，分析了玄武岩纤维表面微观形貌和官能团变化特征；并运用分子动力学模拟软件Materials Studio，分别建立了SiO2-BF与沥青界面模型和SiO2-BF拔出界面模型，研究了SiO2-BF与沥青的界面黏结性能及其黏结失效行为。结果表明：纳米SiO2均匀裹覆在BF表面，且1082cm-1处SiO2-BF的Si—O—Si反对称伸缩振动峰明显增大，说明BF表面稳定接枝了纳米SiO2；温度在298K、323K、353K和438K时，SiO2-BF与沥青的界面能较原样BF分别增加了32.10%、33.99%、27.73%和6.85%，说明SiO2-BF与沥青的黏结性能显著高于未接枝时的水平；当拉伸速度为0.001nm2/ps时，原样BF和SiO2-BF与沥青界面均表现为黏聚失效，当拉伸速度为0.003nm2/ps时，原样BF与沥青为黏附失效，而SiO2-BF与沥青界面为黏聚失效，且SiO2-BF较原样BF应力峰值提高了96.19%，说明纳米SiO2接枝BF显著增强了其与沥青的黏结强度。
沥青路面在服役过程中长期受车辆荷载以及温度、湿度、紫外老化等环境因素综合作用，易出现裂缝、车辙、松散和坑槽等病害，严重影响沥青路面的使用寿命，其中路面材料设计是实现沥青路面长寿命的重要途径。玄武岩纤维（basalt fiber，BF）作为一种新型绿色矿物纤维，具有良好的力学性能及抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优点，在沥青路面中得到了广泛应用。研究表明BF可起到加筋、增韧、阻裂和桥联等作用，可显著提升沥青混合料的路用性能，延长沥青路面的服役寿命，是优良的沥青路面增强材料。然而，BF表面较光滑、表面能低，呈化学惰性，在沥青混合料中表现出与沥青吸附能力弱、界面黏结强度不强等不足，难以充分发挥BF的增强效果，BF与沥青的黏结性能直接影响纤维在沥青混合料中的作用效果。
为提高BF在沥青路面中的增强效果，对BF进行表面改性是一种有效方法，其中化学接枝法可以不损伤BF自身性能且实现BF的功能构筑，从而提升BF沥青混合料整体性能。柳力等制备碳纳米管接枝BF（CNT/BF），并设计了CNT/BF胶浆复数剪切模量和延度愈合试验，分析了CNT/BF胶浆的导电愈合效果。结果表明，CNT/BF较BF的电阻率可下降6个数量级，且CNT为0.3%掺量（质量分数，下同）时复数剪切模量愈合指数和延度愈合指数相比BF胶浆分别提升了14.7%和22.43%。Wu等将柠檬酸改性β-环糊精（β-CD）和聚乙烯亚胺（PEI）接枝在BF表面，使纤维与环氧树脂的黏附力增加了76.9%。Xia等通过碱蚀刻和偶联剂的协同作用将埃洛石（HNT）接枝到BF表面，研究铁尾矿基水泥基砂浆的力学性能。结果表明，添加HNT-BF的铁尾矿基水泥砂浆28天抗弯强度比未添加纤维的铁尾矿基水泥砂浆提高了70.6%，比玄武岩纤维铁尾矿基水泥砂浆提高了18.1%。
在众多接枝材料中，纳米SiO2由于粒子尺寸小、表面活性大，接枝到纤维表面可增加其表面粗糙度，增强纤维与基体的浸润性，促进纤维与基体的应力传递，进而改善纤维与基体的界面强度。Cheng等制备了一种纳米SiO2接枝改性聚乙烯纤维（PE），提高了纤维与基体之间的界面结合能，应用于高强工程水泥基复合材料，使其拉伸强度和拉伸应变分别提高了28.9%和168.4%。Liu等将纳米SiO2接枝在秸秆纤维表面，制备秸秆纤维增强混凝土（RSFRC），通过单纤维从水泥基体中的拔出试验评价秸秆纤维与水泥的界面性能。结果表明，当纳米SiO2质量分数为1%、3%和5%时，秸秆改性纤维的界面黏结强度τ分别提高了33.9%、84.6%和40.1%，且纳米SiO2接枝秸秆纤维可以改善RSFRC的力学性能和疲劳性能。
纤维表面处理对纤维与基体黏结性能的影响，通常采用纤维复合材料整体黏结性能来评价，缺乏纤维与基体界面黏结性能的量化分析。而分子动力学（MD）模拟是一种新兴的数值模拟技术，可用于模拟界面破坏并研究材料在分子尺度上的相互作用机制。Xu等采用原子力显微镜（AFM）和MD模拟来分析基质沥青、短期老化沥青和长期老化沥青与硅质集料的相互作用。结果表明，短期老化沥青对尖端的黏附最强，基质沥青的黏附最弱，MD模拟结果与AFM试验一致，表明MD模拟可以计算沥青与硅酸盐矿物硅尖之间的黏附力，并模拟沥青组分和单晶硅之间的黏附过程。Chen等将生物油与基质沥青按不同比例混合制备生物沥青，然后利用MD模拟分析生物沥青与矿物集料界面的微观黏附性能。结果表明，生物油的加入会降低沥青的整体扩散速率，从而降低沥青与矿物材料之间的界面能，该研究可以在分子水平上分析生物沥青的微观黏附特性，而不依赖于试验或经验公式。
随着分子动力学模拟方法在材料微观性能研究方面不断发展，其逐渐被应用到道路工程材料的研究中。故本文借助分子动力学模拟手段来研究纳米SiO2接枝BF与沥青界面黏结性能，深入了解纳米SiO2接枝BF与沥青间的相互作用机理，为后续改善BF与沥青黏结性能研究提供理论基础。
选用6mm短切BF，纳米SiO2选用直径为20nm的球形纳米SiO2粉末，硅烷偶联剂选用KH550型，沥青选用70#基质沥青。
纳米SiO2接枝BF的制备工艺如下：
①取1.5g纳米SiO2加入100mL乙醇/去离子水的混合溶液中，其中混合溶液中乙醇与去离子水体积比为9∶1，25℃磁力搅拌30min（120r/min），超声30min（功率60W、频率40kHz）使其分散，得到纳米SiO2悬浊液；
②取20mL KH550加入500mL的乙醇/去离子水的混合水溶液中，其中混合溶液中乙醇与去离子水体积比为9∶1，25℃磁力搅拌60min，加速水解至溶液透明无沉淀，得到KH550水解液；
③将纳米SiO2悬浊液倒入KH550水解液中，继续搅拌1h，得到改性剂溶液；
④将BF放入体积分数为20%的丙酮溶液中，其中BF与丙酮溶液比例为1g∶20mL，25℃超声（超声时间30min、功率60W、频率40kHz）洗涤分散，取出用去离子水洗净、烘干，再将其分别放入60℃的3mol/L HCl溶液中处理1h，其中BF与HCl溶液比例为1g∶20mL，取出用去离子水洗净、烘干，得到BFHCl；
⑤将BFHCl加入KH550水解液中混合搅拌1h后取出，搅拌速度为120r/min，得到KH550处理后BF；
⑥将KH550处理后BF放入改性剂溶液中进行接枝，以120r/min速度搅拌3h，取出后放入离心机洗涤10min，转速5000r/min，洗涤后取出放入80℃烘箱中烘干后取出，得到纳米SiO2接枝BF，记为SiO2-BF。
纳米SiO2接枝改性玄武岩纤维的原理为：KH550水解生成硅醇，硅醇的—OH与纳米SiO2表面的Si—OH发生脱水缩合反应，同时玄武岩纤维表面的Si—OH键与硅醇的—OH发生脱水缩合反应；最后，通过纳米SiO2和玄武岩纤维表面的硅醇发生脱水缩合反应，生成Si—O—Si键将纳米SiO2接枝在玄武岩纤维表面，且KH550水解产物硅醇分子还含有与沥青等有机材料发生较强的吸附作用的3-氨丙基亲油基团，进一步增强纤维与沥青的黏结作用。此外，玄武岩纤维在HCl处理后，玄武岩纤维表面变粗糙，比表面积增大，且纤维表面的碱金属等离子与HCl溶液中H+发生离子交换，从而形成新的Si—OH键，可使纤维接枝更多的纳米SiO2。纳米SiO2接枝玄武岩纤维制备过程及原理如图1所示。
1.2.1 电镜扫描试验（SEM）
对原样BF和SiO2-BF试样进行表面喷金处理，通过场发射电子显微镜观测其表面微观形貌，分析纳米SiO2的接枝效果，结果如图2所示。由图可以看出，原样BF表面较光滑，经纳米SiO2接枝后，纤维表面出现微小颗粒附着物，且纤维表面变粗糙、凸起增多，不仅增加了BF的比表面积，与沥青接触面积变大，还有效增大了BF表面的摩擦力，增大了BF与沥青的黏结强度；进一步放大2000倍和50000倍时可以看出，纳米SiO2呈团簇状分布，并均匀接枝在BF表面，当纳米SiO2接枝BF加入沥青中，可有效增强纤维与沥青的黏结强度。
1.2.2 红外光谱试验（FT-IR）
通过傅里叶变换红外光谱仪测试原样BF和SiO2-BF的红外特征，分析纳米SiO2接枝前后BF表面的官能团变化，结果如图3所示。由图可以看出，较原样BF，SiO2-BF在3430cm-1处产生的吸收峰为—OH的反对称伸缩振动，主要是由于KH550的硅醇键与纳米SiO2和BF表面形成了较多的—OH，888cm-1处吸收峰是由Si—OH基团的拉伸振动引起的；671cm-1处为Si—O—Si的对称吸收峰，在1082cm-1处SiO2-BF的Si—O—Si反对称伸缩振动峰明显增大，且在1373cm-1处SiO2-BF的羟基吸收峰逐渐消失，表明KH550水解后形成的硅醇键与BF和纳米SiO2表面羟基发生了键合反应，导致BF表面稳定负载了一定数量的纳米SiO2，结合纳米SiO2接枝前后BF的SEM结果可以看出纳米SiO2成功接枝在BF表面。
2.1.1 沥青模型的建立
目前普遍被学者使用的沥青分子模型主要有平均分子模型、三组分分子模型、四组分分子模型以及十二组分分子模型，本研究采用Li和Greenfield提出的沥青十二组分分子模型，其组成见表1。
通过采用Materials Studio软件中Amorphous Cell（AC）模块生成初步沥青分子模型，使用几何优化算法迭代5000次降低体系能量，随后在NPT系综下进行500ps动力学模拟计算沥青分子模型的密度、内聚能密度、溶解度参数和玻璃化转变温度等来验证沥青分子模型的合理性，结果见表2。
由表2可以看出，沥青分子模型的密度、内聚能密度、溶解度参数和玻璃化转变温度均在试验参考值范围内，故建立的沥青分子模型在物理指标方面准确合理。
分子有序度的验证借助径向分布函数进行，该函数表征的是在一定距离范围内，其他粒子在该范围内出现在某一粒子附近的机会，计算如式(1)所示，模拟得到的径向分布函数如图4所示。
式中，r为粒子间距离，m；ρ为系统密度，kg/m3；N为粒子总个数。
由图4可以看出，径向分布函数划分为3个阶段：0~0.3nm，出现若干峰值，表明在该范围内出现另一个粒子的概率要高于其他位置，在短程范围内表现出有序结构；0.3~0.5nm，函数值逐渐趋于平稳，为有序结构到无序结构的过渡阶段；在0.5nm后函数值保持不变，且g(r)为1，说明粒子在大于0.5nm的距离外分布无规律。综合来看，构建的沥青分子模型在近程处呈有序状态，远程处呈无序状态，与沥青的实际状态具有较强的一致性。
2.1.2 纳米SiO2接枝玄武岩纤维与沥青界面模型的建立
玄武岩纤维主要成分为SiO2、Al2O3、CaO和MgO等氧化物，由于SiO2含量最多，且其具有明确的晶体结构，便于分子模拟中的建模与优化，故采用SiO2晶体来表征原样BF。接枝物采用直径1.0nm的纳米SiO2团簇表征，通过KH550偶联剂接枝在原样BF表面来构建SiO2-BF模型。分别对SiO2-BF和原样BF模型进行几何优化，选取COMPASS Ⅱ力场，Smart灵活优化算法，收敛质量精度选择Ultra-fine，范德华力的计算选择Atom based，静电力计算采用Ewald法，最大迭代步数为1.0×106。运用MS中Build layers分别构建SiO2-BF与沥青界面模型以及原样BF与沥青界面模型，如图5所示。
为评价BF与沥青界面黏结性能，计算界面能来量化两者的黏结情况。界面能通常为负值，因为在将BF与沥青的界面分离成两个独立表面时，需要从界面系统中移除能量。界面能的绝对值越大，表明BF与沥青之间的黏结性能越强，界面能计算如式(2)所示。
式中，Eint为BF与沥青的界面能；EA-B为A-B组合体的总能量；EA为组合体中A单独的能量；EB为组合体中B单独的能量。
根据式(2)计算出纳米SiO2接枝前后BF与沥青的界面能见表3。由表可以看出，原样BF与沥青界面能随温度升高而降低，表明随着温度升高，分子热运动增加，导致BF与沥青界面的相互作用减弱。BF表面接枝纳米SiO2后，与沥青的界面能显著增强，温度为298K、323K、353K和438K时，SiO2-BF与沥青的界面能分别达到-359.89kcal/mol、-350.30kcal/mol、-300.77kcal/mol和-231.21kcal/mol（1cal=4.1868J），较原样BF分别增加了32.10%、33.99%、27.73%和6.85%，说明接枝纳米SiO2后BF与沥青相互作用能高于未接枝时的水平。从纳米SiO2接枝前后BF与沥青界面的静电能和范德华能可以看出，BF与沥青的相互作用主要由范德华力驱动，静电能所占比例较小；而接枝纳米SiO2后，静电相互作用有所增强，但范德华力仍然是主要贡献者，且温度升高导致的热运动增加，削弱了这两种相互作用，故接枝纳米SiO2增强了BF与沥青的相互作用，尤其是在常温时增强效果显著。
表3 纳米SiO2接枝前后玄武岩纤维与沥青的界面能
为进一步了解沥青四组分（饱和分、芳香分、胶质和沥青质）与纳米SiO2接枝前后BF的相互作用，通过分子动力学模拟沥青四组分与纳米SiO2接枝前后BF的界面能，结果见表4。由表可以看出，纳米SiO2接枝前后BF与饱和分、芳香分、胶质和沥青质的界面能均随温度升高而减弱，主要是由于随着温度升高，分子热运动增强，分子间的距离增大，相互作用力减弱；其中纳米SiO2接枝前后BF与芳香分的相互作用能最高，说明芳香分与纳米SiO2接枝前后BF之间有较强的相互作用力，主要由于BF与沥青四组分之间的相互作用包括范德华力和π-π相互作用，而芳香分的π-π相互作用显著增强了芳香分与纳米SiO2接枝前后BF之间的相互作用力。SiO2-BF与沥青四组分的界面能较原样BF显著增大，说明接枝纳米SiO2可显著增强BF与沥青组分的相互作用力，其中SiO2-BF与芳香分的界面能在298K、323K、353K和438K时分别增加了52.32%、54.86%、46.04%和34.69%，说明接枝纳米SiO2可有效增强BF与芳香分的界面能，芳香分的极性和分子结构对相互作用有显著影响。此外，在298K时，SiO2-BF与胶质和沥青质的界面能分别为-88.89kcal/mol和-86.76kcal/mol，显著高于原样BF与胶质和沥青质的界面能，主要是由于BF接枝纳米SiO2后，表面的极性增加，形成更多的氢键和静电相互作用，更易于与含极性基团的沥青质和胶质形成更强的相互作用。
表4 纳米SiO2接枝前后玄武岩纤维与沥青四组分的界面能
纳米SiO2接枝玄武岩纤维与沥青界面体系的扩散行为
采用扩散系数来表征沥青分子在BF表面的运动特征，其计算依赖于均方位移（MSD）。MSD是一个粒子位置相对于参考位置的时间偏差的度量，通常被用来测量随机运动所覆盖的空间范围。MSD和扩散系数D的计算如式(3)、式(4)所示。
式中，x(t)为t时刻粒子的空间位置；x0为初始时间粒子的空间位置（即参考位置）；〈…〉为集合平均值；N为粒子的总数。
选取模拟达到的稳定扩散阶段，即20~120ps进行数据统计以减少误差。根据式(4)计算相应条件下的扩散系数，量化沥青四组分在纳米SiO2接枝前后BF表面的扩散行为。
不同温度下纳米SiO2接枝前后BF表面沥青四组分的MSD曲线如图6所示。由图可以看出，298K和353K时，SiO2-BF表面沥青四组分的MSD远小于同温度下原样BF表面的沥青四组分，说明SiO2-BF表面对沥青四组分的吸附更为紧密，主要是由于纳米SiO2表面提供了更多的吸附位点和更强的分子间相互作用力，限制了沥青分子的运动。323K时，原样BF表面沥青四组分的MSD曲线交叉，而SiO2-BF表面的芳香分、胶质和沥青质的MSD曲线交叉，说明在不同温度下，各组分的扩散行为发生了变化，可能与温度升高导致的分子动能增加有关；SiO2-BF表面饱和分的MSD远高于其他三组分，说明饱和分的扩散速度更快，主要是由于饱和分分子较小且非极性，与纤维表面的相互作用较弱，使其运动更加自由，而芳香分、胶质和沥青质由于结构复杂和极性较强，与纳米SiO2有较强的相互作用，其运动受限制，从而导致MSD较低。438K时，SiO2-BF表面饱和分的MSD与原样BF表面饱和分的MSD几乎相同，而其他三组分的MSD明显低于饱和分，说明在更高的温度下，BF表面接枝纳米SiO2仍然对芳香分、胶质和沥青质有较强的吸附作用，但对饱和分的影响较弱，主要是由于饱和分分子较小，动能增加后其运动更不易受表面结构的影响。
纳米SiO2接枝前后玄武岩纤维表面沥青四组分的MSD曲线
根据式(4)进一步计算纳米SiO2接枝前后BF表面沥青四组分的扩散系数，结果如见表5所示。由表可以看出，SiO2-BF表面的沥青四组分扩散系数较原样BF明显降低，主要是由于接枝纳米SiO2可增加纤维表面的复杂度和分子间相互作用，限制分子运动，尤其是对较大的沥青质分子，其扩散受限最为明显。随着温度的升高，沥青四组分的扩散系数均有所增加。温度升高至323K时，SiO2-BF表面的沥青四组分扩散系数增长较小，主要是由于高温下分子热运动增强，但纳米SiO2依然对分子运动产生显著的抑制作用，特别是对相对较大的胶质和沥青质分子；温度升高至438K时，高温显著增加了分子的扩散系数，原样BF表面的沥青四组分扩散系数大幅上升，而SiO2-BF表面的沥青四组分扩散系数相对较低，表明纳米SiO2在高温环境下依然能够有效限制分子的运动，特别是对复杂的大分子如胶质和沥青质，接枝纳米SiO2的抑制作用更加显著。
采用SiO2链来表征原样BF；接枝物采用直径1.0nm的纳米SiO2团簇表征，通过KH550偶联剂将纳米SiO2接枝在BF表面来构建SiO2-BF模型。分别将原样BF和SiO2-BF掺入沥青中，建立原样BF拔出界面模型和SiO2-BF拔出界面模型，如图7所示。
在纳米SiO2接枝BF与沥青界面分离过程中，通过感知器记录内部沥青失效界面的总牵引力，用于量化沥青-纤维的失效应力，该应力通过式(5)计算得出。在本研究中，拉伸强度被定义为模拟恒定应变下的最大拉伸应力。
式中，σad为失效界面应力；Ftraction为总牵引力；A为界面接触面积。
通过分子动力学模拟原样BF和SiO2-BF拔出试验过程，将原样BF和SiO2-BF固化，再通过恒定应变速率将原样BF和SiO2-BF分别从沥青中拔出，最终分离成两个失效模型。通过记录两个失效模型部分的相互作用力和相对运动得到应力-应变曲线，拉伸试验进行1.5ns，直到应力几乎为零，应力数据每100fs采集一次。
为分析纳米SiO2接枝前后BF与沥青界面失效行为，研究选取0.001nm2/ps，模拟得出原样BF和SiO2-BF拔出过程中的应力-应变曲线如图8所示。由图可以看出，原样BF和SiO2-BF拔出过程主要经历3个阶段，首先是应力上升阶段，该阶段纤维与沥青之间的黏聚力逐渐被克服；其次是应力峰值阶段，该阶段反映纤维和沥青之间的黏聚力和机械咬合力达到最大值；最后是应力迅速下降阶段，该阶段反映纤维与沥青界面分子之间的键断裂或界面微观结构的破坏，应力的急剧下降造成了界面结构的失稳，直至应力接近零，纤维和沥青之间的黏结完全失效，界面分离完成。原样BF应力峰值为13.87MPa，而SiO2-BF应力峰值为25.60MPa，提高了84.57%，表明接枝纳米SiO2可显著增强纤维与沥青的黏聚力和机械咬合力。对原样BF和SiO2-BF拔出过程的模型分析，发现SiO2-BF在拔出过程中玄武岩纤维吸附了一定数量的沥青分子，纤维表面接枝的纳米SiO2团簇也吸附了一定数量的沥青分子，SiO2-BF表面吸附的沥青分子较原样BF多。主要是由于纳米SiO2具有较高的表面能和极性，易于与沥青中的极性分子形成强相互作用，且纳米SiO2团簇增加了纤维的有效表面积与粗糙度，从而增加了与沥青分子的接触面积与机械咬合力，吸附了更多的沥青分子。
0.001nm2/ps时原样BF和SiO2-BF拔出过程中的应力-应变曲线
表5 纳米SiO2接枝前后玄武岩纤维与沥青四组分的扩散系数
通过原样BF和SiO2-BF拔出过程中纤维与沥青界面分离模式可以发现，原样BF和SiO2-BF与沥青均发生了黏聚破坏，而纤维与沥青的破坏模式还有黏附破坏，故研究选取0.003nm2/ps的恒定应变速率对纳米SiO2接枝前后BF与沥青界面失效行为进行模拟，原样BF和SiO2-BF拔出过程中的应力-应变曲线如图9所示。由图9可以看出，0.003nm2/ps时原样BF和SiO2-BF拔出过程中的应力-应变曲线3阶段与0.001nm2/ps时一致，均为应力上升阶段、应力峰值阶段和应力迅速下降阶段。原样BF在应变为0.9nm时应力达到峰值14.68MPa，而SiO2-BF在应变为1.0nm时应力达到峰值28.80MPa，较原样BF提高了96.19%，表明纳米SiO2显著增强了纤维与沥青的黏结强度和机械咬合力，主要是由于纳米SiO2增强了纤维与沥青的界面结合力，提高了沥青的吸附量，故应力峰值显著增加。从原样BF和SiO2-BF拔出过程中纤维与沥青界面失效行为可以看出，原样BF拔出过程为纤维与沥青界面的黏附失效，而SiO2-BF为沥青自身的黏聚失效，说明在纤维与沥青界面失效过程中，通过在BF表面接枝纳米SiO2技术，可有效增强纤维与沥青的相互作用。故纳米SiO2接枝BF显著增强了其与沥青的黏结强度和机械咬合力，特别是在纤维与沥青界面失效过程中，可有效增强纤维与沥青的相互作用。
0.003nm2/ps时原样BF和SiO2-BF拔出过程中的应力-应变曲线
(1）以纳米SiO2为接枝材料，硅烷偶联剂（KH550）为连接剂，运用化学接枝法，将纳米SiO2接枝在玄武岩纤维表面，使纤维表面变粗糙、凸起增多，且1082cm-1处SiO2-BF的Si—O—Si反对称伸缩振动峰明显增大，说明纳米SiO2稳定接枝在玄武岩纤维表面。
（2）温度为298K、323K、353K和438K时，SiO2-BF与沥青的界面能较原样BF分别增加了32.10%、33.99%、27.73%和6.85%，且SiO2-BF表面的沥青四组分扩散系数明显降低，说明纳米SiO2接枝玄武岩纤维与沥青的黏结性能得到显著提高；且玄武岩纤维与沥青的相互作用主要由范德华力驱动，静电能所占比例较小，在接枝纳米SiO2后，静电相互作用有所增强，但范德华力仍然是主要贡献者，故接枝纳米SiO2增强了玄武岩纤维与沥青的相互作用，尤其是在常温时增强效果显著。
（3）拉伸速度为0.001nm2/ps时，原样BF和SiO2-BF与沥青界面均为黏聚失效，原样BF应力峰值为13.87MPa，SiO2-BF应力峰值为25.60MPa，提高了84.57%，表明接枝纳米SiO2后可显著增强纤维与沥青的黏聚力和机械咬合力，进而增大了纤维与沥青的黏结强度。
（4）拉伸速度为0.003nm2/ps时，原样BF与沥青为黏附失效，而SiO2-BF与沥青界面仍为黏聚失效，且SiO2-BF应力峰值较原样BF提高了96.19%，说明在纤维与沥青界面失效过程中，接枝纳米SiO2可有效增强纤维与沥青的相互作用。
第一作者：杨程程，博士，研究方向为道路新材料。
通信作者：柳力，副教授，博士生导师，研究方向为路面结构与新材料、智能道路铺装结构设计。
邮发代号：82-311
订阅热线：010-64519502
网址：https://hgjz.cip.com.cn
