高压对天然沥青结构组成演变的影响
浅析沥青流变性及其影响因素
在高速公路建设如火如荼的今天，沥青路面里程与日俱增，沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。
沥青是一种粘弹性物质，具有一定的流变性质，尤其是在高温季节，加之行车荷载的作用，沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。
抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害，严重缩短高速公路的使用寿命。
2沥青及改性沥青的流变性2.1沥青流变性沥青具有强烈依赖温度的流变性能，其流变性受沥青各个组分（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）之间物理一化学相互作用的制约。
饱和分主要由正构烷烃、异构烷烃和环烷烃组成，其平均相对分子质量在500〜800之间，芳香分主要是一些带环烷和长链烷基的芳香烃，平均相对分子质量在800〜1000之间，胶质也称极性芳烃，平均相对分子质量在1300〜1800之间，沥青质是沥青胶体体系的核心，平均相对分子质量在数千到一万之间，是高度缩合的芳香烃。
沥青中高分子量的成分比重越大，则流变性越差。
2.2改性沥青流变性SBS改性沥青是目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青，由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜，因此在道路改性沥青中占有很大的份额。
但SBS 改性沥青在流变性质方面存在非常复杂的变化，其粘度和软化点的变化幅度较大，这种现象在其它改性沥青（如PE、EVA、SBR改性沥青）中很少见。
对其中一些现象国外已有所报道，但并未作深入研究，由此导致了许多不同的观点，阻碍了对SBS改性沥青的深入研究和正确评价。
改性沥青的流变性具有两个显著特点，一是变化复杂，二是影响因素众多。
（1）SBS改性沥青流变性质的复杂变化SBS改性沥青的流变性质易受到各种因素的影响，如基质沥青、改性剂种类、改性剂掺量（为改性剂质量与沥青质量之比）、SBS的性质、改性沥青制作的混合时间、温度及存贮过程等，并且这些因素对改性沥青的软化点会产生20〜30C的影响，而这些因素对其它聚合物改性沥青软化点的影响则要小得多，基本在5C以下，一般不超过10C。
《2024年极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》范文
《极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》篇一一、引言随着全球气候的极端化趋势加剧，极端气候对基础设施，尤其是沥青路面的破坏日益显著。
本文旨在深入探讨极端气候下沥青路面的破坏机理，并研究有效的修复技术，以提升道路的耐久性和使用寿命。
二、极端气候下沥青路面的破坏机理1. 高温破坏在高温环境下，沥青路面容易发生软化、变形和车辙现象。
高温导致沥青材料的黏度降低，使其丧失了对集料的黏结能力，从而使得路面表面出现坑槽和裂痕。
2. 低温收缩裂痕在低温条件下，沥青材料呈现刚性增加、脆性增强的特点，容易因温度变化而发生收缩裂痕。
这些裂痕会逐渐扩展，导致路面结构层的破坏。
3. 水损害极端气候下的降雨、融雪等水份侵入沥青路面，会在路面内部形成渗水通道，加剧沥青与集料的分离，进而引发剥落和坑槽等现象。
三、沥青路面修复技术研究1. 材料优化采用高性能的沥青结合料和集料，通过优化沥青的配方，增强其抗高温、抗低温以及抗水损害的能力。
此外，利用新型的改性沥青材料，如橡胶沥青、聚合物改性沥青等，也能有效提升路面的耐久性。
2. 裂痕处理技术对于已经出现的裂痕，可采用热修补技术、冷补料填充或使用特殊胶黏剂进行修复。
同时，使用压力灌浆技术可以填补基层的微小裂痕，避免水分侵入。
3. 排水系统强化通过改善路面的排水设计，增加排水设施，如设置排水沟、增设横坡等，以减少水份在路面滞留的时间和范围，从而降低水损害的风险。
4. 养护与维护策略建立完善的养护与维护制度，定期对路面进行检查和维修。
在极端天气来临前进行预防性养护，如喷洒防滑剂、涂抹防水剂等，以增强路面的耐久性。
四、结论极端气候下的沥青路面破坏是一个复杂而严峻的问题，需要从多个角度进行研究和应对。
通过材料优化、裂痕处理技术、排水系统强化以及养护与维护策略的综合应用，可以有效减缓沥青路面的破坏速度，延长其使用寿命。
同时，还需加强科研力度，开发更为先进的修复技术和材料，以适应日益严峻的极端气候环境。
结构参数变化对沥青路面设计影响分析
根据笔者多年沥青路面设计经验 ， 现将 路面结构及
图ｌ路 面结构及参数选择
路面结构参数选取介绍如下 ， 计算荷载采用 Ｂ Ｚ Ｚ ． １ ０ ０双 圆轮载 ， 在其它结构参数不变情况下研究某一结构层敏 感性 ， 在沥青路面设计 中通常沥青层弹性模 量变化取值 范 围在 ８ ０ ０～１ ６ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ 之 间， 沥青层厚 度变化取值在 １ ５
强度 同时也是路面结构设计主要参数 。对于沥青路面 通过分析各个结构层 材料 的回弹模量 变化 、 结 构层厚
沥青 面 层 ｈ ｌ ＝ １ ５ ｅ ｍ，Ｅ １ ＝ １ ２ ０ ０ ＭＰ ａ
２ １ ． ３ ｃ ｍ １ ０ ． ６ ５ｃ ｍ ２ １ ． ３ ｃ ｍ
度变化分别对路表 弯沉值及 土基顶 面弯沉值 的影 响 ，
…
－
－
Ｅ１ －Ｉ ６ ｏ ０ —． ＿ ＿ －１ ３ Ｏ ０
一
＋＿ 皿 ＝１ ５ ０ ＋ －９ ０ ０
—
． ＿ －Ｅ２ ＝１ ７ ０ ０
一
仍 ＝１ ２ ０ ０
１ ５ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 底基层 厚度 为 ２ ５ ｃ ｍ， 弹性模 量为 ９ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 土
Ｅ１ ＝８ ０ ０ Ｅ１ ＝１ ４ ０ ０
—
… －
Ｅ１ ＝１ ０ ０ ０
——Βιβλιοθήκη — 一Ｅ１ ＝１ ２ ０ ０ Ｅ ３ － ６ Ｏ ０
…
一
面路面结构及其 参数取值 为沥青面层 １ ５ ｃ ｍ， 弹性模量
为 １ ２ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 半 刚性 基 层 厚 度 ２ ５ ｃ ｍ， 弹 性 模 量 为
安全。
【 关键词 】 路表弯沉 ； 结构参数 ； 土基 回弹模量 【 中图分 类号】 Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ 【 文献标识码 】 Ｂ
高温与重载对沥青路面的影响
对于路桥结构的破坏作用的最小化。
因此，路桥接合过渡段的施工会对整个路桥工程的质量高低产生影响。
结合以上了解了路桥过渡段施工中的几个主要的技术形式。
对于搭板操作的重点就是，台板之间的固定情况，在操作技术的选择上，通常都是采用与竖直方向的移动相协调，同时还可以把应力转移的水平锚固形式的技术。
在进行枕梁安置时，必须要参考工程施工的具体环境来确定。
而平台填筑的技术要点是，要以工程的实际要求与环境限制来选用适合的合成材料，以及压实程度。
压实工序也是需要认真考虑的技术方面，在路桥的施工中，通常适合利用体积偏小的机器来进行压实的操作，厚度的要求一般都在10公分左右。
而在排水操作的技术控制上，首先需要注意的，就是管路与路桥基础的处理，要以工程的具体要求为基础，在地基中的粘土层上开挖双向坡，在这之后，在进行一些防水材料的铺设以及填埋，必须要注意将出水品安置在路桥的基础之外，排水工程所需要利用到的管材要严格控制其质量。
路桥施工的质量控制路桥工程项目的质量保证体系建立质量控制是保证路桥工程施工能够得到最优成果的保证，要使路桥工程的质量管理能够顺利有效的进行，就要建立一整套的工程质量目标以及责任制度。
首先就要在国家的ISO9001标准的规定下进行质量目标的确立，它是整个工程施工过程的技术选择和质量管理的重心。
一经确立后，路桥工程的所有工作就都要围绕其进行开展和运转。
在工程的施工过程中，为了使质量目标达到标准的完成程度，就要进行全面的和定期的检查。
需要进行专门的人员配置来进行对工程技术以及质量完成情况的监督工作。
同时，在项目经理部门和工程的施工队伍中，要建立健全完整的、高效的自我管理体系，来保证工程的质量达标。
要认真考查整个工程的重要位置和容易出现质量问题的环节，然后作出有针对性的方案，对其进行技术管理和质量管理要点的设立。
对工程操作过程中，必须要进行严格的自我检查监督、相互检查监督和专职人员检查监督的三方管理体系。
对于每一次的检查结果，都要形成书面的材料进行记录。
《2024年极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》范文
《极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》篇一一、引言随着全球气候变化的加剧，极端气候事件频发，对道路基础设施，特别是沥青路面的破坏问题日益严重。
了解沥青路面的破坏机理，并研究有效的修复技术，对于保障道路安全、延长路面使用寿命具有重要意义。
本文将探讨极端气候下沥青路面的破坏机理，并就修复技术进行深入研究。
二、沥青路面破坏机理1. 水损害在极端降雨等气候条件下，水分容易渗透到沥青路面的缝隙中，形成动水压力，导致路面结构松散、龟裂。
长期的水损害将加速路面的破坏。
2. 温度裂缝高温导致沥青软化，粘结力下降；低温则使沥青变硬变脆，易产生裂缝。
温度的极端变化将导致沥青路面的热胀冷缩，产生温度裂缝。
3. 疲劳破坏在交通荷载的长期作用下，沥青路面会出现累积的微小变形，当变形达到一定程度时，路面结构将发生疲劳破坏。
三、修复技术研究1. 材料选择与改进为提高沥青路面的耐久性，应选择耐高温、抗水损害的优质沥青材料。
同时，通过添加橡胶、塑料等高分子材料，改善沥青的粘结性和弹性，提高其抗裂性能。
2. 裂缝修复技术针对沥青路面的裂缝问题，可采用热熔补缝、压力灌缝等方法进行修复。
热熔补缝是通过加热沥青混合料填充裂缝；压力灌缝则是将特殊的高分子材料通过高压设备灌入裂缝中，以达到修复效果。
3. 预防性养护技术预防性养护技术是减少沥青路面破坏的有效途径。
如采用稀浆封层、微表处治等技术对路面进行封堵和加固，以延缓路面的老化速度。
此外，定期对路面进行清洁和涂刷防水材料，以提高其抗水损害能力。
四、研究展望未来研究应注重以下几个方面：一是进一步优化沥青材料的性能，提高其耐久性和抗裂性能；二是研究新型的修复技术，如利用纳米技术改善沥青的性能；三是加强预防性养护技术的应用研究，提高道路的维护水平。
同时，应注重跨学科交叉研究，整合材料科学、工程力学、环境科学等领域的最新研究成果，为沥青路面的修复提供更有效的技术支持。
五、结论极端气候下沥青路面的破坏是一个复杂的问题，涉及到材料性能、环境因素、交通荷载等多个方面。
沥青路面结构组成(详细解读)
沥青路面结构组成（详细解读）一、组织结构（一）基本结构1．城镇沥青路面结构由面层、基层和路基（水泥路面多垫层）组成，层间结合必须紧密稳定，以保证结构的整体性和应力传递的连续性。
大部分道路结构组成是多层次的，但层数不宜过多。
2．行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱；对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。
各结构层的材料回弹模量应自上而下递减，基层材料与面层材料的回弹模量比应≥0.3；土基与基层（或底基层）的回弹模量比宜为0.08～0.4。
3．按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设基层和面层等结构层。
4．面层、基层的结构类型及厚度应与交通量相适应。
交通量大、轴载重时，应采用高等级面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。
5．基层的结构类型可分为柔性基层、半刚性基层；在半刚性基层上铺筑面层时，城市主干路、快速路应适当加厚面层或（+土工布）采取其他措施以减轻反射裂缝。
（判定刚性非刚性的指标：弯沉值）柔性基层：带沥青的、级配形式的——弯沉大，主控项目测弯沉半刚性基层：水泥、石灰稳定形式的——弯沉大，主控项目测弯沉刚性基层：水泥混凝土、钢筋混凝土——弯沉很小，主控项目不测弯沉（二）路基与填料1．路基分类从材料上，路基可分为土方路基、石方路基、特殊土路基。
路基断面形式有：路堤——路基顶面高于原地面的填方路基；路堑——全部由地面开挖出的路基（又分全路堑、半路堑、半山峒三种形式）；半填、半挖——横断面一侧为挖方，另一侧为填方的路基。
土方路基 石方路基特殊土路基(湿陷性腹胀土冻土等)半填半挖2．路基填料高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土，不适用做路基填料。
因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。
地下水位高时，宜提高路基顶面标高。
在设计标高受限制，未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路基填料。
17、环境因素对沥青路面的影响,在沥青路面设计时如何考虑材料及结构设计的影响？
17、环境因素对沥青路面的影响，在沥青路面设计时如何考虑材料及结构设计的影响？环境因素对沥青路面的影响主要包含温度、水、冻融、大气中的空气和阳光以及盐渍土等方面。
1、温度的影响温度主要包括高温、低温，温度的骤然下降以及温差过大等方面。
在高温条件和荷载作用下，沥青路面会产生变形，形成车辙、推移等病害。
如果得不到及时、恰当的处理，病害将进一步恶化，影响沥青路面使用寿命。
在低温条件下，沥青的黏滞性增高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性破坏。
如产生裂缝或发展成网裂等病害。
骤然降温使得土基与基层的收缩变形不能很好的保持一致，使得基层产生开裂现象，进而发展成反射裂缝。
温差包括日温差和年温差。
昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结构发生变化，从而产生裂缝；冬季气温下降引起沥青路面或基层因不均匀收缩而产生裂缝。
2、水的影响水的影响主要包括地面水的渗透、地下水以及大气降水和蒸发等方面。
地面水的渗透使得路面及空隙不再干燥，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用下，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，引起沥青和石料界面粘附性降低；另一方面由于水分的浸泡或动水压力等的作用，沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力损失而发生的路面破坏。
地下水在毛细作用和冻融作用下，使得水分向路面迁移，大气降水和蒸发使得路基内部产生温度差异，水会以液态火气态等方式移动和聚集，从而改变路基的湿度状态；由路基强度和稳定性不足易造成不均匀沉降。
进而产生麻面、剥离、掉粒、松散、坑槽等病害。
3、冻融的影响冻融包括冻胀和融沉。
冻融作用使得在低温时，路面表面冻结，下层的水汽向表面移动并凝结，高温时路面迅速增温，表面融化，路面反复进行着融冻和湿干交替作用，在荷载作用下路面易产生应力疲劳，从而产生裂缝，加速破坏。
4、大气中空气和阳光的影响空气和阳光等大气因素可以引起沥青路面的老化，使沥青丧失黏塑性。
使得路面变得脆硬、干涩、暗淡而无光泽，抗磨性能降低，在行车荷载作用下相继出现松散、裂缝以至大片龟裂。
沥青混合料的级配设计原则与方法
沥青混合料的级配设计原则与方法王林宋树喜山东省交通科学研究所山东省烟台市交通局质检站1 引言近年来，随着对高等级沥青路面技术的进一步研究，对于路面沥青混合料的认识提高逐渐提高。
特别是近年来国际上一些先进的设计方法和设计理念的引进，为我们在沥青混合料的设计方面注入了新的活力。
以往许多认识的误区正进一步得到澄清，对路面沥青混合料的研究与认识己经进入了一个崭新的阶段。
以往对沥青混合料的级配选择问题的认识就是许多误区中的一个，我们逐渐认识到，对于沥青混合料的级配选择不再是千篇一律地选择级配范围的中值，而是根据路面的运输和气候条件和集料的自身特性进行优化选择。
正在修订的公路沥青路面施工技术规范和公路沥青路面设计规范也将级配的选择作为重要的修订内容。
在这种前提条件下对进行沥青混合料设计的工程技术人员提出了更高要求，需要对沥青混合料的级配性质充分认识，做到有的放矢。
本文将笔者近年来对沥青混合料级配的学习和研究的认识加以阐述，以抛砖引玉。
沥青路面的使用性能很大程度上取决于沥青混合料的体积特性和压实特性。
一般认为，如果路面沥青混合料的压实稳定性差，使用过程中空隙率过小容易出现车辙和泛油现象，而路面空隙率过大也容易出现水损、老化和失稳现象。
沥青混合料在一定压实条件下的体积特性由矿料的体积特性和沥青胶结料的含量和性质确定。
矿料的体积特性直观地反映在一定压实条件下的矿料间隙率VMA 的变化。
影响矿料体积特性的主要因素有：矿料的级配、矿料材质的硬度、表面纹理、颗粒的形状、压实条件。
级配是指沥青混合料中矿料不同粒径的分布，一般采用各个筛孔的通过率表示。
它是沥青混合料中矿料的最重要特性，几乎影响到沥青混合料的几乎所有重要特性，包括劲度、稳定性、耐久性、渗水性、施工和易性、抗疲劳能力、抗滑能力甚至抗开裂能力。
根据美国沥青路面协会NAPA的资料指出，对于高压力作用下的沥青混合料，如果是一个稳定的混合料，高温车辙的抗力80％是由集料骨架结构提供的，其余的20％是由沥青胶结料提供。
沥青成因及反映的油气成藏过程
第１１期 年 １１ 月
地
质
学
报
ＡＣＴＡ
ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ
ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．９４ Ｎｏ．１１
Ｎｏｖ．２０２０
沥青成因及反映的油气成藏过程
王兆云，马超，龚德瑜，姜华
中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 ，北 京 ，１０００８３
内容提要：地质体中沥青按沉积有机质的不同演化 路 径 分 为 原 生 和 次 生 沥 青，次 生 沥 青 由 于 经 历 的 地 质 作 用 不同，又分为生物降解水洗氧化和热裂解成因两种 类 型，本 文 重 点 讨 论 热 裂 解 成 因 沥 青。 热 裂 解 成 因 沥 青 是 干 酪 根在生油窗阶段生成的原油，进一步深埋温度增高，达 到 原 油 裂 解 的 热 动 力 学 条 件，裂 解 生 成 天 然 气 后 的 残 余 物。 干酪根热降解生成的原油有聚集型、源内分散型、源外分散型三种赋存方式，裂解 分 别 对 应 形 成 三 种 赋 存 状 态 的 沥 青。通过四川盆地１３口井６０余块岩芯样品热裂解成因 沥 青 从 宏 观 到 微 观 不 同 尺 度 的 研 究，沥 青 体 积 含 量 ０．１％ ～１５％，形态有条带状、片状、块状、粉末状；赋存方式有裂缝（区域沟通油 源 的 断 层）、层 理 面、微 裂 隙、原 生、次 生 溶 蚀孔、洞等；赋存岩石有粗晶、中—细晶白云岩。伴生的包裹体发育丰富，可区 分 出 孔 洞 方 解 石 早 期 和 晚 期 充 填、白 云石次生加大边、孔洞方解石微裂隙等方 式，还 有 富 沥 青 质 的 包 裹 体。 颜 色 透 明 无 色—淡 褐 色、无 色—灰 色、深 灰 色、深褐色等。常量和微量元素含量及不同比值反映了沥青的氧化还原特征。含烃包裹体均一温度 从 ９０～２２０℃， 综合记录了油气生成演化的整个过程，以及经历的异 常 热 作 用；同 一 样 品 加 大 边 中 包 裹 体 温 度 分 布 范 围 普 遍 比 较 宽，反映碳酸盐岩溶解重结晶作用频繁。基于沥青及其储集空间特征、有机、无 机 地 球 化 学 分 析、包 裹 体 研 究，以 及 埋藏史、热史、油气运聚过程分析，四川盆地古老碳酸盐岩主力生烃层系筇竹寺 组、灯 影 组 一、三 段 烃 源 岩 志 留 纪 末 进入生油门限，中二叠世大量生油，晚二叠世进入油 裂 解 气 门 槛，晚 三 叠 世 油 大 量 裂 解 生 气；油 气 具 有 从 北 向 南 运 移 的 特 征 ，沥 青 大 量 形 成 期 的 分 布 与 古 构 造 叠 合 图 是 二 次 成 藏 的 关 键 。
沥青加氢后结构变化
沥青加氢后结构变化沥青质是由数目众多、结构各异的非烃组成的复杂混合物, 目前还不能确定其中每一化合物的分子结构。
对于组成沥青质的基本结构单元—单元薄片来说,其结构同样十分复杂, 甚至同一个沥青质分子中的不同单元薄片间的差异也十分明显。
故目前也不能准确地描述沥青质结构单元的化学结构,只能在以对大量沥青质分析的基础上, 采用间接的方法获取沥青质单元薄片的平均化学结构。
通常是将沥青质中所有单元薄片作为一个整体来研究其平均结构。
在渣油加氢处理中，随着加氢反应温度的升高和加氢深度的增加，沥青质被有效脱除，从而减少了催化剂上的积炭量，硫、镍、钒含量逐渐降低，其中，金属钒比金属镍更容易被脱除，而氮含量呈增加的趋势。
沥青质中饱和碳的含量减少，而芳香碳的含量增加。
其中，并二环芳碳含量减少、并三环碳的含量增加，即迫位缩合程度加深，说明了温度的升高使得沥青质大分子结构更加紧密，从而使以稠环芳烃为核心的体系更加庞大，增加其芳香性。
在高温和高氢分压下, 这些稠环芳香结构的绝大部分进一步加氢裂化生成小分子组分, 但也有一部分特别难反应的稠环芳香结构之间发生缩合反应而生成大的结构单元。
特别是随反应的进行, 沥青质结构单元外围的烷基侧链和环烷环断裂脱除, 沥青质结构单元的稠环芳香薄片裸露到分子外围, 部分稠环芳香结构之间发生缩合反应, 导致沥青质结构单元的稠环芳香环数增加, 单元薄片的平均相对分子质量也随之增加。
加氢后沥青质单元薄片的平均相对分子质量增大,H/C原子比减小;硫含量降低, 氮含量增加, 且随原料中沥青质含量的增加,硫、氮含量均呈增加趋势;芳碳分率(指油品中芳香碳原子占总碳原子的百分比)增大, 芳香环系周边氢取代率及芳香环系缩合度参数HAU/CA减小。
这些都充分说明渣油加氢转化残渣中的沥青质结构单元已经发生了结构上的变化。
渣油加氢过程中,沥青质单元薄片不仅仅发生裂解反应脱除了单元薄片上的烷基侧链, 同时还发生缩合反应使单元薄片的稠环芳香结构变大。
渣油加氢转化过程中沥青质的结构变化
6
石 油化工高等学校学报
第 23 卷
长、 芳香环的取代率及平均环数均随反应的进行而 变化。以上研究虽然取得了一些有意义的结论 , 但 各研究进行的都不深入, 对渣油加氢过程中沥青质 的结构变化和反应行为研究不够透彻。为了更好的 研究渣油加氢催化剂的失活原因和机理, 有必要对 加氢过程中沥青质的结构和组成变化进行研究。
第 23卷
第4期
石 油 化 工 高 等 学 校 学 报 JO U RN A L OF PET RO CHEM ICA L U NI VERSIT IES
V ol . 2 3
No . 4
2010 年 12 月
Dec. 2010
文章编号 : 1006- 396X ( 2010) 04- 0005- 05
内加氢反应前后沥青质结构和组成的变化 。 结果表明 , 加氢反应后沥青质的平均相对分子质量和 H / C 原子比减小 , 芳碳分率增大 , 芳香环系周边氢取代率 ( H !) 减少 , 沥青质 的取代芳碳分率减少 , 质子芳碳分率增加 , 表明加氢反应后所得沥青质的缩合 度增大 , 沥青质发 生 了明显的脱烷基侧链反应 。 加氢后沥青质的 含硫质 量分数降 低 , 含氮质 量分数 增加 。 随原 料中沥 青质质 量分数 的 增加 , 加氢后沥青质的环烷环数和芳香环 数均逐 渐增加 , 尤其 是芳香 环数 , 甚至 会大于 原生沥青 质 。 渣油 加氢过 程 中沥青质主要是以单元薄片为基本单元参与反应的 , 沥青质的加氢反应 , 既有自由基反应 , 又有正碳离子反应 。 关键词 : 沥青质 ; 加氢 ; 结构和组成 ; 氢原子 ; 碳原子 ; 环数 中图分类号 : T E 622 文献标识码 : A doi: 10. 3696/ j. issn. 1006- 396X. 2010. 04. 002
论自然环境因素对沥青路面的影响分析
论自然环境因素对沥青路面的影响分析第一篇：论自然环境因素对沥青路面的影响分析论自然环境因素对沥青路面的影响分析自然环境对公路的影响主要表现在温度和水的破坏两方面。
同时大气中的空气、阳光对沥青路面也有重要影响。
根据观测资料可知，由于路面对太阳辐射热的吸收作用，沥青路面的最高温度可比气温高出23℃，阳光、温度、空气等大气因素可以引起沥青路面的老化，使沥青丧失黏塑性。
路面变得脆硬、干涩、暗淡而无光泽，抗磨性能降低，在行车荷载作用下相继出现松散、裂缝以至大片龟裂。
日照愈强烈、气温愈高、空气愈是干燥和流通，则路面老化速度愈快。
1温度1.1气温是引起路面裂缝的一个重要原因若当地气温昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结构发生变化。
随着气温的降低，沥青的黏滞度增高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性破坏。
气温下降，特别是急骤降温时，沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面便会开裂。
在高温条件或荷载作用下，沥青路面会产生变形，其中不能恢复的部分形成车辙病害。
如果得不到及时、恰当的维修，路面车辙病害将加剧路况的恶化，直接威胁行车安全，也会大大缩短沥青路面使用寿命。
1.2骤然降温引起的路面裂缝如果路面的基层为半刚性基层，由于其自身刚度大，抗变形能力较差，在温度骤然下降时会产生收缩变形，而其下卧层（土基或底基层）与该层之间的摩阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时基层就会产生裂缝。
半刚性基层开裂以后，在沥青面层与半刚性基层间的裂缝处会形成一个“薄弱点”，该点在荷载应力与温度应力的共同作用下会使沥青面层底面产生应力集中。
如果沥青面层较薄，则会引起开裂，随之在行车和大气因素的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展。
直至沥青层表面。
这种裂缝称为反射裂缝，它一般为横向裂缝。
1.3年温差太大引起的路面裂缝因冬季气温下降引起沥青路面或基层收缩而产生的裂缝，其路面裂缝的原理与上述相同，一般为与道路垂直的横缝。
高温对环氧沥青老化的影响研究
高温对环氧沥青老化的影响研究
高温对环氧沥青老化的影响是一个重要的研究领域，涉及到道路材料的性能和寿命预测等方面。
以下是对高温对环氧沥青老化的影响的一些研究内容和主要结论：
1.物理性质变化：高温会使环氧沥青中的分子结构发生变化，
导致物理性质的改变。
研究表明，高温老化可以导致环氧
沥青的黏度升高、软化点降低和弹性恢复能力降低。
2.化学成分变化：高温下，环氧沥青中的化学成分可能会发
生反应和分解，导致成分的变化和损失。
研究发现，高温
老化会导致环氧沥青中的沥青质和树脂的含量减少，而溶
剂性物质和氧化产物的含量增加。
3.力学性能变化：高温老化对环氧沥青的力学性能产生重要
的影响。
研究表明，高温老化可以引起环氧沥青的强度、
延展性和韧性等力学性能的下降，导致抗拉强度和弯曲强
度的降低。
4.耐久性能变化：高温老化是环氧沥青耐久性能下降的主要
原因之一。
研究显示，高温老化能够减少环氧沥青材料的
耐迎风剥离性能、耐老化性能和抗龟裂性能。
5.维修和改进措施：对高温老化的环氧沥青进行研究可以为
道路材料的维修和改进提供指导。
研究表明，采用添加剂、改变配方和调整施工方法等方法，可以改善环氧沥青的高
温稳定性和耐久性能。
总体而言，高温对环氧沥青老化的研究有助于理解其性能变化机制，并能够引导设计和维护道路材料，以提高道路的耐久性和使用寿命。
需要进一步深入研究和实验来完善对此领域的认识，并开发出更加耐高温的环氧沥青材料。
高压下材料性质变化及其实验方法解析
高压下材料性质变化及其实验方法解析概述随着科技的不断发展，研究高压下材料性质变化的重要性也日益凸显。
高压下的物质行为与常压下存在较大的差异，这对于了解材料的基本性质、物理过程以及应用具有重要意义。
本文将探讨高压下材料性质变化的机理，并介绍一些常用的实验方法来解析和研究这种变化。
一、高压下材料性质变化的机理1. 压强对材料性质的影响高压下，材料的晶体结构和原子排列会发生变化，导致材料性质发生改变。
压强的增加使晶格更加紧密，原子间的距离缩小，从而增加材料的密度和内部能量。
这种压力的作用还可能改变材料的熔点、热膨胀系数、电导率等性质。
2. 相变的发生高压下，材料的相变行为也可能发生变化。
压力作用下，一些材料可能从一种晶态转变为另一种晶态（相变），甚至发生非晶态转变。
这种相变过程中，材料的物理、化学性质都可能发生明显的变化。
相变还可能引发一些特殊的现象，如超导、弛豫等。
3. 压力与材料的电性质关系压力对材料的电性质也有显著影响。
在高压下，一些材料的电阻率会发生明显变化。
具体来说，压力可能改变材料中电子的运动方式、电子排序以及电子结构，从而导致电阻率不断变化。
在科学研究和应用中，这种高压下的电性质变化被广泛运用于各种领域，如高温超导、能源储存等。
二、高压下材料性质变化的实验方法1. 钻石压砧法钻石压砧法是一种常用的高压实验方法，它利用钻石的高硬度和抗压性能，在高压下产生稳定的压力环境。
实验过程中，将需要研究的材料放置在两个钻石间，通过调节钢磁顶的位置来调节压力，并使用适当的测量手段来观察材料性质的变化。
2. 扩展石英管法扩展石英管法是另一种用于高压实验的常用方法，它利用石英具有较高的抗压性能，通过压缩石英环境来达到高压状态。
石英环境内嵌入待研究材料，当压力加载时，材料性质的变化可以通过观测扩展石英管的形变、声波传播等来进行分析。
3. 原位X射线衍射法原位X射线衍射法可以用来研究高压下材料的晶体结构变化。
采用该方法，可以对材料进行实时的结构观察和分析，以了解相变和晶体结构的演化过程。
极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究
极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究引言：随着极端气候事件的增多和气候变暖的加剧，沥青路面的损坏问题日益突出，给城市交通和居民生活带来了严重的影响。
本文将探讨极端气候对沥青路面的破坏机理，并提出相关的修复技术研究，以期为相关领域的工作者提供参考。
一、极端气候对沥青路面的破坏机理1. 高温破坏机理：在高温环境下，沥青路面易发生变形和软化，从而引发沥青路面的龟裂、起泡、车辙等问题。
高温引起路面沥青的软化，进而减弱了沥青的粘结性和抗剪强度，容易产生龟裂和损坏。
2. 低温破坏机理：低温环境会引起沥青路面的冻胀破坏。
当温度较低时，路面中的水分会结冰膨胀，从而导致沥青路面开裂或者产生坑洞。
3. 强降雨破坏机理：极端降雨会对沥青路面造成冲刷和腐蚀，导致路面表面破损。
强降雨时，水分会渗透到路面下层，导致路面内部结构疏松，进而引发路面塌陷和车辙等问题。
4. 雪融化后形成的雪水渗透机理：在极寒地区，冰雪融化后形成的雪水会渗透到路面下层，冻结后引起路面膨胀破坏。
这种冰冻融化周期的重复使用，会导致路面结构松散，破坏加剧。
二、沥青路面的修复技术研究1. 沥青路面防水修复技术：针对极端降雨引起的沥青路面冲刷和腐蚀问题，可以采用涂覆防水材料的方法进行修复。
防水材料能有效隔离水分和空气的侵入，减少沉积物的沉淀，从而延长路面的使用寿命。
2. 路面冷再生技术：在低温环境下，采用冷再生技术对沥青路面进行修复，可以减少沥青的破坏。
这种修复方法通过将冷再生剂与老化的沥青混合，并利用冷再生设备进行混合、再生和施工，将原有沥青再生为可用于修复路面的新材料。
3. 路面加强技术：在高温环境下，采用路面加强技术可以有效减少沥青路面的软化和变形。
常见的加强技术包括添加纤维材料、改变沥青配合比、采用多层沥青结构等，这些方法可以增加路面的抗剪强度和抗龟裂能力，延长路面的使用寿命。
4. 路面热再生技术：在极端气候下，采用路面热再生技术可以修复因高温引起的沥青路面软化和损坏问题。
《2024年极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》范文
《极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究》篇一一、引言随着全球气候的极端化趋势加剧，极端气候对基础设施，尤其是沥青路面的破坏问题日益突出。
沥青路面因其良好的路用性能和较低的建设成本，在道路建设中得到广泛应用。
然而，在高温、低温、暴雨等极端气候条件下，沥青路面常常出现开裂、剥落、车辙等破坏现象，不仅影响道路的正常使用，也增加了维护成本。
因此，研究极端气候下沥青路面的破坏机理与修复技术，对于保障道路的安全与持久具有重要意义。
二、极端气候下沥青路面的破坏机理1. 高温条件下的破坏机理在高温环境下，沥青路面的主要问题是车辙和塑性形变。
由于沥青的高温软化，车辆碾压易造成路面形变，特别是重载车辆的频繁通行会使路面出现明显的车辙。
此外，高温还可能导致沥青层与基层的脱离，加剧路面的损坏。
2. 低温条件下的破坏机理低温环境常常导致沥青路面的脆性断裂，即开裂现象。
随着温度的下降，沥青变得脆硬易碎，路面受到环境温差和外部冲击时易出现裂纹。
此外，水分的侵入会加速裂缝的扩展，进而导致路面的剥落和破损。
3. 雨雪等极端天气的破坏机理强降雨会导致路面的积水，长时间的积水会侵蚀沥青路面，使其失去原有的强度和稳定性。
同时，雨水的渗入会软化基层材料，降低路面的承载能力。
而冰雪天气则会使路面变得湿滑，增加交通事故的风险。
三、沥青路面修复技术研究针对不同气候条件下的沥青路面破坏问题，修复技术的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料技术的改进通过研发新型的抗高温、抗低温、抗水损害的沥青材料，提高其抵抗极端气候的能力。
如采用改性沥青，增加其黏弹性和抗老化性能。
此外，新型的增强材料如纤维材料的使用也能有效提高沥青路面的强度和稳定性。
2. 路面结构设计优化针对不同地区的气候特点，设计合理的路面结构层次和厚度。
如采用多层结构设计，使各层材料能够充分发挥其特性，提高路面的整体性能。
同时，加强基层的排水设计，防止雨水等外部水分侵入。
3. 施工技术的提升通过改进施工工艺和设备，提高沥青路面的施工质量。
中东鲁卜哈里盆地古生界储层沥青特征及成因分析
中东鲁卜哈里盆地古生界储层沥青特征及成因分析姜辉;樊生利;刘志强;吕雪雁;周瑾【摘要】沥青是原油发生后生变异的产物.鲁卜哈里盆地古生界两大主要储层石炭—二叠系Unayzah组沥青和奥陶系Sarah组沥青在光学薄片、饱和烃气相色谱、生物标志化合物等手段鉴定下,证实其热演化成因主要为热裂解成因的焦沥青、微量碳沥青,母源为中低等海相浮游藻类.奥陶系储层沥青未遭受氧化及生物降解,为古油藏原油热裂解产物,高热演化参数表明其成藏模式可能以裂解气藏为主;石炭—二叠系储层沥青荧光及生物标志化合物则暗示其具有多期成藏的特征.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2015(005)006【总页数】5页(P1-5)【关键词】沥青;特征及成因;古生界;鲁卜哈里盆地【作者】姜辉;樊生利;刘志强;吕雪雁;周瑾【作者单位】中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京100029;中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京100029;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.1沥青是一种结构复杂的重质碳氢化合物和含少量微量元素（金属和非金属元素）的碳氢衍生物所组成的化合物，具有多种成因机制。
随着有机地球化学分析测试技术的进步，人们发现沥青所包含的地质信息越来越丰富，特别是储层中含有的沥青，其形成、演化与油气藏的演化历史息息相关[1-2]。
随着与储层沥青伴生的天然气藏的大量发现，富有机质烃源岩中的沥青常被用来重构盆地的热史[3]。
本文结合前人研究成果[4-7]，总结了中东地区鲁卜哈里盆地古生界储层沥青特征以及与油气聚集的关系，从而为认识油气成藏富集规律并指导该领域油气勘探部署具有一定的实践意义。
中东鲁卜哈里盆地位于阿拉伯板块中南部陆上和部分海域，地域上包括阿拉伯半岛上多个国家。
研究区位于沙特境内，构造上处于鲁卜哈里盆地的中—西部，跨越西鲁卜哈里次盆和中央隆起带两个构造单元，面积约38800km2。
沥青tg曲线
沥青tg曲线
沥青的TG曲线（热重曲线）是用来描述沥青在加热过程中质量变化与温度关系的曲线。
根据TG曲线，我们可以观察到沥青在不同温度下的质量损失情况。
一般来说，沥青的失重大致可以分为三个阶段：
1. 第一阶段在350℃之前，热沥青只有少量失重，此时沥青中的小分子气化，发生的分解反应较少。
2. 第二阶段在410℃-480℃，这一阶段TG曲线斜率增加明显，从热失重速率上看，在448℃时达到失重速率最大值，说明在这一阶段，热沥青主要反生了分解反应，热沥青中的有机质大量分解，气化。
3. 第三阶段为温度超过480℃，这一阶段热沥青的失重已不再明显，剩余物质主要以残炭为主。
此外，根据TG曲线还可以推断出沥青中轻质成分开始挥发的温度，一般在240℃左右。
这些轻质成分的挥发与沥青的闪点指标联系紧密。
闪点是轻质成分挥发遇到火源燃烧产生蓝色火焰时的温度。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或咨询专业人士了解更多有关沥青tg曲线的信息。
高温与重载对沥青路面的影响
对于路桥结构的破坏作用的最小化。
因此，路桥接合过渡段的施工会对整个路桥工程的质量高低产生影响。
结合以上了解了路桥过渡段施工中的几个主要的技术形式。
对于搭板操作的重点就是，台板之间的固定情况，在操作技术的选择上，通常都是采用与竖直方向的移动相协调，同时还可以把应力转移的水平锚固形式的技术。
在进行枕梁安置时，必须要参考工程施工的具体环境来确定。
而平台填筑的技术要点是，要以工程的实际要求与环境限制来选用适合的合成材料，以及压实程度。
压实工序也是需要认真考虑的技术方面，在路桥的施工中，通常适合利用体积偏小的机器来进行压实的操作，厚度的要求一般都在10公分左右。
而在排水操作的技术控制上，首先需要注意的，就是管路与路桥基础的处理，要以工程的具体要求为基础，在地基中的粘土层上开挖双向坡，在这之后，在进行一些防水材料的铺设以及填埋，必须要注意将出水品安置在路桥的基础之外，排水工程所需要利用到的管材要严格控制其质量。
路桥施工的质量控制路桥工程项目的质量保证体系建立质量控制是保证路桥工程施工能够得到最优成果的保证，要使路桥工程的质量管理能够顺利有效的进行，就要建立一整套的工程质量目标以及责任制度。
首先就要在国家的ISO9001标准的规定下进行质量目标的确立，它是整个工程施工过程的技术选择和质量管理的重心。
一经确立后，路桥工程的所有工作就都要围绕其进行开展和运转。
在工程的施工过程中，为了使质量目标达到标准的完成程度，就要进行全面的和定期的检查。
需要进行专门的人员配置来进行对工程技术以及质量完成情况的监督工作。
同时，在项目经理部门和工程的施工队伍中，要建立健全完整的、高效的自我管理体系，来保证工程的质量达标。
要认真考查整个工程的重要位置和容易出现质量问题的环节，然后作出有针对性的方案，对其进行技术管理和质量管理要点的设立。
对工程操作过程中，必须要进行严格的自我检查监督、相互检查监督和专职人员检查监督的三方管理体系。
对于每一次的检查结果，都要形成书面的材料进行记录。
沥青反应器压力升高的原因
沥青反应器压力升高的原因沥青反应器是石油加工过程中的关键设备之一，用于将原油中的重油分子在高温高压下裂解成轻质油品。
在沥青反应器运行过程中，压力的升高可能会对反应器的正常运行产生影响。
本文将探讨沥青反应器压力升高的原因。
沥青反应器压力升高的一个常见原因是原油中的杂质进入反应器导致堵塞。
原油中含有的硫、氮、钾、钠等元素会在高温高压下产生化学反应，生成一些沉淀物，称为沉淀物。
这些沉淀物容易在管道和反应器内堆积，从而堵塞通道，增加了反应器内部的压力。
此外，原油中的重油分子也会在高温高压下聚合形成沉淀物，进一步加剧了堵塞问题。
沥青反应器压力升高的另一个原因是反应器内部催化剂的失活。
沥青反应过程中常使用催化剂来促进反应的进行，但随着反应时间的推移，催化剂会逐渐失活，失去其催化活性。
失活的催化剂会降低反应效率，导致未完全反应的重油分子在反应器内堆积，增加了反应器内部的压力。
因此，定期更换催化剂是保持沥青反应器正常运行的重要措施之一。
沥青反应器压力升高还可能与操作不当有关。
在反应器的运行过程中，操作人员需要控制反应器的温度、压力、流量等参数，以确保反应的顺利进行。
如果操作人员对于反应器参数的控制不当，比如过高的温度或过大的流量，就会导致反应器内部的压力升高。
因此，操作人员需要经过专业培训，熟悉反应器的操作规程，以确保反应器能够安全稳定地运行。
压力升高还可能与反应器内的热量不平衡有关。
沥青反应过程中需要提供大量的热量，以将原油中的重油分子裂解成轻质油品。
然而，由于反应器内部的热量传递存在一定的限制，可能导致反应器内部的温度不均匀。
温度不均匀会造成反应器内部不同位置的压力不同，进而使得整个反应器的压力升高。
因此，对于反应器内部的热量平衡进行优化，是减少压力升高的关键。
沥青反应器压力升高的原因主要包括原油中的杂质堵塞、催化剂失活、操作不当以及热量不平衡等。
为了确保沥青反应器的正常运行，需要定期清理堵塞物、更换失活的催化剂、培训操作人员并优化热量平衡等措施。
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① 湖北省自然科学基金(2000J023)和国家九五科技攻关项目(962111203204和962110202204201)共同资助收稿日期:2001209213 收修改稿日期:2001211214文章编号:100020550(2002)0320499206高压对天然沥青结构组成演变的影响①高志农 胡华中(武汉大学化学与分子科学学院 武汉 430072)摘 要 实验室模拟研究表明,高压(800～1000atm )在适中温度(300～500℃)下可加速碳酸盐岩中天然沥青的结构演化,使其结构排列形式更加紧密规整,从而导致沥青反射率(R b )值大幅提高,R b 值及结构参数(碳原子面网间距d 002、结晶核大小、芳环层数N C 、芳香度f a 等)明显超出了其所经历的真实热演化程度。
然而其化学组成与分布,特别是生物标志化合物则保持着与真实热力作用相当的演化特征。
这种特殊的地球化学性质,不同于热演化沥青等任何已报道成因类型的沥青,是所谓“热压演化沥青”所特有的,因而也是该类沥青的辨别标志。
关键词 热压演化沥青 模拟实验 结构组成 高压第一作者简介 高志农 男 1961年出生 博士 副教授 有机地球化学 天然高分子化学中图分类号 P593 TE122.1 文献标识码 A1 引言天然沥青在含油气盆地特别是其碳酸盐岩地层中产出普遍,蕴藏着丰富的地质信息。
其反射率(R b )数值由于直接决定于本身结构的规整程度而与热演化密切相连,是标定碳酸盐有机质热演化程度的重要参数〔1～4〕;作为石油与天然气的伴生产物,天然沥青是寻找油气藏的标志〔1,2〕;运移沥青还是油气生成与运移的标志,并可用之计算油气生成与运移的地质时间〔5〕。
无论把R b 用作演化指标,还是用之推测油气生成及运移的地质时间,都是基于有机质成熟度、温度及地质时间三者之间的定量关系来实现的。
然而,越来越多的研究显示,R b 值不仅受控于温度和时间,还会受到沥青成因类型的影响〔6〕。
目前,对生油岩中原沥青的成因尚有不同的认识〔7〕。
我们也曾在广西十万大山盆地下三叠统碳酸盐岩地层中发现了一种特殊的原生-同层非均质结晶沥青,其结构紧密规整,R b 值甚高,但其化学组成(包括生物标志化合物)却呈现出低得多的热演化特征〔8〕,无法将其划归入任何已报导的沥青成因类型。
在排除了不同原油来源、异常热源与构造运动、常规的后期替变等因素后,推测其为地下高压和适中地温共同作用的结果〔8〕。
尽管尚未见到地层高压对天然沥青形成和演变影响的文献报导,但煤、泥碳等样品的室内外研究明确揭示,压力确实也是控制盆地地层中有机质化学动力学行为的一个重要因素〔9～11〕。
对自然界实例的观察和分析,应该是研究压力效应的最好途径,但其实例很难寻找与确认,影响难以识别,因而有必要开展实验室模拟研究。
2 实验与测试2.1 天然沥青样品模拟样品为广西十万大山盆地下三叠统碳酸盐岩中低成熟的原生—同层热演化均质沥青(其R b 值及生物标志物等一致反映出低成熟度),其基本结构组成特征见表1～3。
富含沥青的大块岩样被分成七等份制成直径为8mm (与高压釜腔对应)、高10mm 的园柱体作模拟实验用。
从表面观察,各圆柱体样品中沥青大约占体积的40%。
2.2 模拟实验柱体样品在蒸馏水中浸泡一昼夜后,按设定的温度、压力(表1)分别进行常压或加压增温平行模拟实验。
常压实验样品在氮气环境下封入10cm ×15mm的石英管内(管两端拉成毛细管以便其内部保持1atm ),然后放入马弗炉中加热,96小时后取出自然冷却;高压模拟实验是在活塞圆筒高压釜内进行的。
该机械高压釜利用高压泵产生和传输高压液体,最高可同时达到1200atm 、700℃。
腔内温度由调节外电加热圈电压控制,并在高压实验前对测试点温度进行描点作曲线校正,腔内压力由校正的弹簧管压力表直接读出活塞压力后换算而成。
因变形和摩擦引起的压力损失及压力引起的温度误差忽视不计。
柱体样品放入釜体后加入少许蒸馏水至样品淹没,然后密封将空气除净,升温加压至设定的模拟条件。
实验采用“逐渐加第20卷 第3期2002年9月 沉积学报ACTA SEDIMEN TOLO GICA SIN ICA Vol.20No.3Sept.2002压法”先加压至所需压力,再加热至所需温度,96小时后停止加热,“淬火”至室温,最后卸压。
2.3 样品测试从各实验岩样中剥离沥青,并用稀盐酸清洗样品,再用蒸馏水洗至中性,晾干作分析测试。
(1) X射线衍射分析:日本理学D/max2rA型X 射线衍射仪,X光管铜靶和镍滤波片,Cu Ka的波长λ=0.154nm,检测工作电压50kV,X光管电流80 mA,时间常数2s,扫描速度8°/min,衍射角2θ由3°至72°;(2) 热解—气相色谱/质谱联机:美国CDS122瞬间热解器与美国菲里根4510型四极气相色谱/质谱(GC/MS)联用。
热解温度为600℃,升温速率60℃/ min,热解持续时间6min,用冷阱收集热解产物再送入毛细管色谱。
色谱柱为SE254(50m×0.24mm),柱温为30～300℃,升温速率6～8℃/min,分流比34∶1,N2载气。
质谱扫描范围为42～500,离子源温度250℃,扫描速度1秒,倍增器电压1350V;(3) 固体13C—核磁共振波谱分析:瑞士Beuker MSL2300核磁共振仪,采用交叉极化(CP)与魔角自旋(MAS)技术测定。
碳13的工作频率为75.46MHz,取氨基乙酸的羧基13C(174.04ppm)为化学位移的外标,测试样置于Al2O3样品管内,工作转速4kHz,旋转轴与静磁场之间魔角大小及磁场均匀度是以使氨基乙酸标样中羧基的信号峰宽达到最小进行调整的;(4) 其它测试仪器:美国尼高力F T2IR170SX 红外光谱仪(K Br压片法),美国PE240B型元素自动分析仪,德国莱茨MPV23显微分光光度计,日本理学D T230B差热分析仪等。
碳原子面网间距(d002)、碳网垂向直径(L c)、碳网横向直径(L a)、芳香度(f a)及芳环层数(N C)等数值均来源于X衍射分析结果,其计算公式及处理过程见参考文献12。
此外,取一部分经稀盐酸清洗晾干的沥青样品,用少许分析纯氯仿浸泡一天,并间断加热(50℃左右)搅拌,过滤后提取液经小型硅胶/氧化铝色层柱分离,率先用正己烷获得的无色饱和烃馏分用于GC/ MS分析,仪器及操作条件同上述2(不包括其热解部分)。
3 结果与讨论3.1 实验结果模拟实验(表1,图1、2)揭示,不但温度升高能使沥青的结构发生演变,而且高压亦会引起其演化加深。
分别比较1、2号样品,3、4、5号样品或6、7号样品,在同一模拟温度下由于高压的参与,沥青的结构参数(d002、f a、L C、L a、N C等数值)变化明显,结构变得更规整,芳香结构增多,H/C原子比及700℃时的热失重量(即其中的烃类裂解和基团的失去等)逐渐降低,导致其R b值明显增大。
从固体13C-核磁共振谱图(图1)可看出,相同温度下高压与常压模拟样品相比,其芳环碳所占比例增加,120×10-6左右的吸收谱带明显增大,链烃碳(20×10-6左右)相对下降,脂环碳吸收峰(约40×10-6)逐渐明显。
这些特征与仅提高模拟温度所呈现出的变化相一致(比较原始样和1、3、6号样)。
红外光谱图(图2)上也明显反映出,无论是杂原子基团吸收谱带(1700cm-1,1000～1300cm-1,3200～3600cm-1等)还是链烃吸收谱峰(2950cm-1,2860cm-1,1460cm-1,1380cm-1, 720cm-1),随着温度或压力的增加都会相应降低,而芳烃吸收峰(1600cm-1,730～900cm-1, 3030cm-1,3050cm-1)则相应增大。
当然也可用相应的峰比值(如I1460/I1600等)反映这一变化。
从3、4、5号样品的结果来看,同一温度下压力越高,其结构和R b值变化越大,据此推测当压力变低时其影响变小,乃至降低到一定压力时可能看不出其影响作用。
原始样与1、3、6号样品之间的相应变化仅为温度的影响结果。
而当温度升高,压力对沥青结构和R b 值的影响变得愈来愈显著。
如在300℃下,1000atm表1 原始沥青和模拟产物的测试数据T able1 The analytical d ata of original natural bitumen and simulation bitumen products 样号模拟实验条件H/C总失重量d002晶核大小N C f a R b原子比/%/nm Lc/nm La/nm/%/% 0含沥青灰岩 1.14227.290.358 2.412 3.001 6.7464.1 1.141300℃,1atm 1.12721.080.357 2.426 3.017 6.8064.8 1.162300℃,1000atm0.99920.900.352 2.459 3.086 6.9966.2 1.223400℃,1atm0.91120.520.352 2.461 3.087 6.9969.7 1.374400℃,800atm0.89420.430.349 2.492 3.1147.1470.3 1.525400℃,1000atm0.85820.340.345 2.545 3.1817.3872.1 1.686500℃,1atm0.82418.910.348 2.523 3.1387.2572.3 1.617500℃,1000atm0.81318.650.340 2.591 3.2387.6275.2 1.98 R b的分析误差大约±0.01(%)005 沉 积 学 报 第20卷(a)原始样品;(b)1号模拟产物;(c)2号模拟产物;(d)3号模拟产物;(e)4号模拟产物;(f)5号模拟产物;(g)6号模拟产物;(h)7号模拟产物图1 沥青样品的固体13C2NMR谱图Fig.1 S olid13C2NMR spectrum charts ofnatural and simulation bitumens与1atm模拟样品的R b值只相差0.06%,而在400℃下则相差0.31%,500℃时相差0.37%。
各结构参数亦有的相同变化(见表1)。
由于模拟实验总是靠提高温度来弥补时间的不足,因而此结果还同时表明时间越长,压力的影响也越大。
此外,从模拟实验来看,压力与温度两者对沥青结构演变的影响是具有一定互补性的,但其确切互补关系尚有待进一步研究。
饱和烃GC/MS分析结果(表2)进一步表明,尽管压力能够加深沥青的结构演化并提高R b值,但在相同模拟温度下沥青的生物标志化合物演化参数几乎没有变化,而不同温度的模拟样品之间有突变,差异明显。