淺析瀝青路面微波加熱養護技術的應用研究

吳振宇 河南省路橋建設集團公司

近年來，我國公路建設事業取得了令人矚目的成績，通車里程迅速增長。然而，在公路建設里程增長的同時，也面臨著大量的養護維修任務。瀝青路面因其優異的性能在高等級公路中得到了廣泛應用。但在長期實踐中發現，在行車荷載和自然因素作用下，瀝青路面極易出現大量早期病害，比如坑槽、裂縫、車轍等。為了消除病害，恢復路面使用性能，必須采取切實可行的養護維修方案，全面提升道路通行服務質量。目前，瀝青路面修補法常分為兩大類，即熱補法和冷補法，其中熱補法最為常見，又將其分為傳統加熱修補法和就地加熱修補法，微波加熱技術屬于就地加熱修補法之一，相比其他修補方法，微波加熱技術性能可靠、成本低、效率高，是一種較為理想的道路病害修補工藝。

一、微波加熱的特點

微波對于我們來講并不陌生，在日常生活中便可接觸，譬如微波爐加熱原理。目前，已證實在微波加熱機理當中包含多種原理，如超熱效應、光化學聚焦、PMF效應等等。在傳播當中，微波的主要特點如表1所示。

基于上述特點，在道路修補當中，采用微波加熱法的原因還在于微波加熱均勻、加熱速度快、穿透能力強、溫度可控、安全性高，且不會有污染物排放等優勢。

二、工程概況

某公路工程建成通車多年，隨著沿線交通量日益增長，路面病害問題愈加嚴重。為了修補路面病害，本工程采用了微波加熱法。選取具有代表性的路段作為試驗段，共500m長。為了保證修補效果，需提前做好路面損壞狀況調查，經調查結果顯示，本路段主要病害為車轍、橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂沉陷、坑槽等。

三、瀝青路面微波加熱養護施工技術要點

（一）車轍處理

根據現場路面損壞調查情況顯示，本路段存在較為嚴重的車轍病害，范圍覆蓋全段，平均深度在5mm左右，多為失穩型車轍病害。為了解決此類車轍病害，可采用“微波加熱+碾壓整平”方案。施工流程為：清理原路面—加熱病害區域—添加新料—攤鋪整平—碾壓。

第一，清理原路面。在車轍病害處治前，要先將原路面清理干凈，保證病害部位無雜質、無塵土等，確保其潔凈、干燥。

第二，加熱病害區域。通過微波加熱設備進行病害區域加熱處理，保證加熱溫度等參數滿足設計要求。

第三，添加新料。針對車轍病害部位缺料情況，需及時添加適量的瀝青混合料，確保新料和舊路面材料相符，保證填補適中。

第四，攤鋪整平。針對新摻加的材料，需及時攤鋪、整平。

第五，碾壓。待完成上述施工作業后，需及時進行碾壓，保證壓實度滿足規定要求。

（二）裂縫處理

目前，裂縫修補施工常采用兩種方法，即熱灌封與冷灌縫。根據以往經驗可知，在裂縫修補當中若采用單一的冷灌縫法，存在很多問題，且不利于提升后期施工質量。究其原因在于灌縫材料和舊料間的粘結性能不足。若一味采用熱灌縫法，雖能克服冷灌縫的缺陷，但存在施工效率低，環境污染大等問題。針對這一問題，本文決定采用微波加熱法。這種方法需提前對裂縫周邊的舊料進行預熱，待灌注施工之后，便可灌注新材料。根據本工程的病害情況，主要裂縫類型為縱向、橫向裂縫，長度多在2m以上，且存在橫貫裂縫，但整體來講，多為輕微裂縫。此外，局部存在龜裂沉陷情況，深度多為43～52mm，面積不超過2.5m×1.5m。

表1 微波的主要特點

為了解決此類病害，決定采用“微波加熱+灌注瀝青”方案。施工流程為：清理裂縫部位—加熱—灌注新瀝青材料—開放交通。

第一，清理裂縫部位。施工前，要先將裂縫部位及其施工作業區域清理干凈，確保縫內無雜物，也可通過高壓氣吹掃裂縫。

第二，加熱。通過微波加熱設備對所需施工部位進行連續不斷地加熱，加熱時間不得少于15min，且嚴控加熱溫度。

第三，灌注新瀝青。完成上述施工作業后，便可按量灌注新瀝青材料，保證灌注量充足。

第四，開放交通。待縫口多余瀝青材料清理干凈之后，且各項指標滿足規定要求，即可開放交通。

（三）坑槽處理

在本工程當中，也存在大量坑槽病害，面積多在2.0m×1.2m以下。為了修復此類病害，需先清理干凈松散的顆粒材料，隨后填筑新材料。施工流程為：加熱—填筑新料—碾壓—開放交通。

第一，加熱。針對坑槽病害區域進行加熱，加熱時間可控制在20～25min之間。

第二，完成微波加熱施工工序之后，便可加入一定量的新瀝青混合料。并完成攤鋪、整平施工工藝，隨后清除多余的松散粒料。

第三，碾壓。按照碾壓施工原則，進行“2遍靜壓+4遍振壓”施工，保證壓實度符合設計要求。

第四，待滿足各項施工要求后，且修補部位的溫度基本與外部環境溫度相同的情況下，即可開放交通。

四、瀝青路面微波加熱養護效果評價與分析

為了驗證瀝青路面微波加熱養護的應用效果，本文針對工后路面的滲水系數、壓實度、平整度等進行了測定，以便確定微波加熱的實際應用成效。

（一）滲水系數

本試驗段共500m長，每隔100m設一個測點，共設5個測點。分別對各個測點的滲水系數進行測定，所得結果如下：

（1）測點1滲水系數實測值為11ml/min；

（2）測點2滲水系數實測值為76ml/min；

（3）測點3滲水系數實測值為26ml/min；

（4）測點4滲水系數實測值為20ml/min；

（5）測點5滲水系數實測值為68ml/min。

相比規范值≤300 ml/min，本試驗段的所有測點實測值均可滿足規定要求，且遠遠小于規范要求，說明瀝青路面病害經微波加熱修復后，具有良好的抗滲效果。

（二）壓實度

在測定試驗段壓實度時，同樣設5個測點，間距為100m。所得結果如下：

（1）測點1壓實度實測值為97.6%；

（2）測點2壓實度實測值為98.5%；

（3）測點3壓實度實測值為98.9%；

（4）測點4壓實度實測值為99.0%；

（5）測點5壓實度實測值為97.9%。

相比規范值≥93%，本試驗段的所有測點實測值均可滿足規定要求，且在97%以上。表明瀝青路面病害經微波加熱處治后，壓實度良好。

（三）構造深度

在測定試驗段構造深度時，同樣設5個測點，間距為100m。所得結果如下：

（1）測點1構造深度實測值為0.72mm；

（2）測點2構造深度實測值為67mm；

（3）測點3構造深度實測值為0.78mm；

（4）測點4構造深度實測值為0.62mm；

（5）測點5構造深度實測值為0.69mm。

相比規范值≥0.55mm，本試驗段的所有測點實測值均可達到規定要求。

（四）平整度

在測定試驗段平整度時，同樣設5個測點，間距為100m。所得結果如下：

（1）測點1平整度實測值為2.6mm；

（2）測點2平整度實測值為1.2mm；

（3）測點3平整度實測值為1.6mm；

（4）測點4平整度實測值為1.1mm；

（5）測點5平整度實測值為2.1mm。

相比規范值≤5.0mm，本試驗段的所有測點實測值均可達到規定要求。

五、結束語

綜上所述，近年來，我國經濟迅速發展，公路交通基礎設施也取得了突破性的進展，公路網絡基本完善。然而，瀝青路面在使用一段時間后，由于行車荷載和自然環境等因素的作用，很多瀝青路面出現了早期病害，造成大量路面結構無法達到設計使用年限。瀝青混凝土路面病害形式多種多樣，比如坑槽、車轍、裂縫、泛油等等，若處理不當，極易導致病害加重，危害行車舒適性和安全，甚至產生嚴重的交通安全事故。為此，必須選取合適的養護方案。將微波加熱技術用于舊路病害修補工作，可以提高施工效率，解決病害問題。因此，開展瀝青路面微波加熱養護技術研究具有重要的意義。