淺析微波加熱技術在瀝青路面養護中的應用

摘? 要：瀝青路面因其行車舒適、噪音小、平整度良好等優勢在高速公路建設中得到了廣泛應用。然而，在車輛荷載和自然因素的長期作用下，路面病害時常發生，尤其是裂縫、車轍、坑槽等較為普遍。傳統熱補方法存在施工周期長、交通影響大、施工效率低等不足，微波加熱技術作為一種新型的路面修補方法，其是一種修補迅速、效果良好的瀝青路面養護技術，該技術可有效克服傳統熱補方法缺點，將其用于舊路養護維修具有重要的現實意義。為此，本文在充分了解微波加熱基本原理的基礎上，分析了瀝青混合料微波加熱修復后的路用性能變化情況，并結合具體案例，探討了微波加熱技術在瀝青路面養護中的應用要點。

關鍵詞：微波加熱技術;瀝青路面;養護維修;基本原理

中圖分類號：U4? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

1微波加熱的基本原理

微波作為電磁波的一種常見類型，其頻率范圍為300兆茲～300千兆茲。在微波加熱中，主要分子組成成分為偶極子。偶極子兩端電荷為正、負電，性質各不相同。在無電場條件下，偶極子的分布呈無序、雜亂狀態，如圖1。當介質材料偶極子處于直流電場條件下，受兩端電荷性質制約，偶極子排列順序有所改變，呈規律性分布。因此，在交流電場影響下，改變電場方向，偶極子的方向也將隨之改變，如圖2。在偶極子方向變動中，周圍分子及分子熱運動均會對其變動造成影響，從而產生摩擦效應，在此條件下，分子可獲取能量，并以熱能形式體現，即升溫。研究表明，外加電場變化頻率、電場強度均會對熱量造成一定影響。當電場變化頻率增加，偶極子的擺動頻率也會隨之增加，同時熱量也會由此增加，三者呈正比關系[1]。

2瀝青混合料路用性能變化情況

2.1高溫性能

采用微波加熱技術修復后的瀝青混合料性能存有一定變化，針對其高溫性能本文采用60 ℃車轍試驗進行評定分析。車轍板試樣尺寸為300 mm×300 mm×30 mm，在車轍板上橡膠輪（0.7M Pa壓力）往返運動的頻率為42次/min，測定其動穩定度。檢測結果為修復前動穩定度為6500次/min，修復后為7600次/min，由此可見，瀝青混合料經微波加熱修復后，其動穩定度大幅提升。原因在于2點，第一，微波加熱導致的老化問題并不嚴重，提升了抗變形能力。第二，瀝青混合料微波加熱之后，再次經碾壓施工后，大幅降低了混合料的空隙率和密實度，同樣會增強抗變形能力[2]。

2.2低溫性能

在低溫性能檢測中，本文采用了低溫彎曲試驗，以-10 ℃為試驗溫度，250 mm×30 mm×35mm為試件尺寸，50 mm/min為加載速率。修復前，彎拉應變為3500με;修復后，彎拉應變為2800με。瀝青混合料經微波加熱后，可大幅降低其低溫性能。但相比現行規范要求2500με，修復后仍可滿足規定[3]。

2.3水穩定性

當瀝青混合料內部浸入雨水后，將會引發大量病害，增加水損壞程度。因此，本文針對水穩定性檢測，采用了兩種試驗方法，即浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗。

（1）浸水馬歇爾試驗。在60 ℃水內，將瀝青混合料馬歇爾試件浸泡2 d，以此測取殘留馬歇爾穩定度。

（2）凍融劈裂試驗。在真空條件下，浸泡試件15 min，待恢復壓力達到環境標準后，在水內浸泡試件30 min，隨后在冰箱低溫條件下（-18 ℃）進行16 h冷凍存放，之后取出試樣，浸泡熱水（60 ℃）1 d。最后，在25 ℃水內放置試樣2 h，按照加載速率50 mm/min進行試驗分析。

通過上述2項試驗，可獲取結果如表1所示。

由此可見，瀝青混合料經微波加熱處理后，將會影響混合料的水穩定性能。但整體來講，降低幅度不大，仍可達到規范要求。修復后殘留穩定度為82.00%，大于規范值≥80.00%，滿足規定。修復后凍融劈裂強度比為84.20%，大于規范值≥75.00%，滿足規定。

通過上述分析，瀝青混合料經微波加熱處理后，高溫性能、低溫性能、水穩定性均受到一定影響，但均處于規范要求以內，具有可行性。

3工程概況

某高速公路工程全長143.57 km，其中一路段病害情況較多，如車轍、坑槽、橫向裂縫等，為檢驗微波加熱修復技術效果，選取其中650m為試驗段，起訖樁號為K000+000～K000+650。路面損壞分布情況如表2所示。

3.1車轍修復

經勘查分析可知，本路段多為失穩型車轍病害，在微波加熱處理后，可直接采用壓路設備進行碾壓施工，主要施工流程如下：

（1）針對車轍病害區域，先清理干凈，保證無雜物、積水等情況。

（2）微波加熱車就位，按照120～150 ℃要求進行病害部位加熱處理[4]。

（3）針對車轍病害嚴重程度，適當摻加填料。

（4）新添加材料處，可采用專用設備或工具進行整平、攤鋪施工。

（5）采用相應的壓路設備進行碾壓施工。

（6）達到設計要求后，便可開放交通。

3.2裂縫修復

受施工材料、施工氣溫、交通量、行車荷載等多方因素制約，瀝青路面裂縫產生的原因也多種多樣，甚至是由多種原因共同引發病害。根據微波加熱技術原理，在修復裂縫病害時，可在灌縫前，先快速預熱裂縫四周的原有材料，灌注施工后，通過微波加熱處理的部位，將有效增強其周圍原有材料和灌縫料之間的粘結性能，具體施工流程為：清理裂縫部位—微波養護設備就位—加熱路面—瀝青灌注—開放交通。

3.3坑槽修復

（1）在施工現場指定位置停放微波養護車，在病害部位布設加熱裝置，隨后啟動加熱裝置，按照路面深度情況，準確確定加熱時間，加熱溫度控制在120～150 ℃。加熱時間不宜太久，防止瀝青老化嚴重，對養護效果造成不利影響。

（2）瀝青混合料加熱后，需翻松坑槽病害處的原有材料[5]。

（3）按照0.5 L/m2的噴灑量均勻噴灑乳化瀝青，在此階段同時可進行翻拌處理，增加混合料的均勻度。

（4）依據坑槽病害實際情況，將一定量熱拌瀝青混合料摻加到位，保證攤鋪質量。

（5）碾壓時采用小型壓實設備即可，保證路面平整度滿足施工要求，并與舊路面高度一致。

（6）待各項指標滿足設計要求后，即可開放交通。

4結語

綜上所述，自改革開放以來，我國經濟迅速騰飛，公路建設取得了令人矚目的成績，通車里程逐年增長。截至2019年年末全國公路總里程501.25萬km，高速公路里程14.96萬km，位居世界第一。瀝青路面因其自身優勢在高速公路建設中得到了廣泛應用，然而，在行車荷載等因素長期影響下，路面病害情況加劇，常見路面損壞形式包括坑槽、車轍、裂縫等，如何快速、有效修復路面病害，改善路面使用性能成為了當前亟待解決的問題。微波加熱技術用于舊路病害養護維修，可大幅提高施工效率，且具有良好應用效果[6]。

參考文獻

[1] 蔡園，馮旭，熊銳，等.吸波瀝青混合料在路面工程中的應用研究進展[J].公路交通技術，2017（4）：32-36.

[2] 李峰.微波用于瀝青混合料加熱的優勢分析[J].北方交通，2017（7）：137-139.

[3] 錢璞，李龍龍.瀝青路面養護中微波加熱技術的應用[J].交通標準化，2011（15）：69-72.

[4] 張天琦，焦生杰.在瀝青路面養護中應用微波加熱的安全性[J].筑路機械與施工機械化， 2019（6）：103-109.

[5] 吳寶良.微波加熱技術在瀝青路面綜合養護車上的應用[J].科技與企業，2013（13）： 266.

[6] 李永旭.基于微波加熱就地熱再生技術在瀝青路面養護中的應用[J].交通世界（建養.機械），2014（3）：96-97.

收稿日期：2020-01-06

作者簡介：張永方（1986—），男，河南內黃人，本科，工程師，研究方向：交通工程。