微波加熱技術在瀝青路面養護中的應用研究

和真

摘 要：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。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。

關鍵詞：微波加熱技術;瀝青路面;養護維修

0 引言

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。

1 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500 m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。決定采用微波加熱技術修復瀝青路面。

2 瀝青混合料路用性能分析

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。在瀝青路面維修養護當中，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。

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300×300×30 mm，在車轍板上橡膠輪（0.7 MPa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6 500次/min，修復后為7 600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 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，250×30×35 mm為試件尺寸，50 mm/min為加載速率。試驗結果顯示，微波加熱修復前，彎拉應變為3 500 με;修復后，彎拉應變為2 800 με。由此說明很大程度上，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2 500 με，修復后仍可滿足規定。

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，在水內在此浸泡試件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%，大于規范值≥80%，滿足規定。修復后凍融劈裂強度比為84.2%，大于規范值≥75%，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、水穩定性均受到了一定影響，但均處于規范要求以內，具有可行性。

3 瀝青路面微波加熱養護施工技術要點

3.1 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5 mm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。

3.2 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2 m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 mm～52 mm，面積不超過2.5 m×1.5 m。

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15 min ，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。

3.3 坑槽處理

在本工程當中，也存在大量坑槽病害，面積多在2.0 m

×1.2 m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 min～25 min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。

4 結束語

綜上所述，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、施工效率低等不足之處，微波加熱技術是一種新型的路面修補方法，該技術可有效克服傳統熱補方法缺點，是一種修補迅速、效果良好的瀝青路面養護技術，將其用于舊路養護維修具有重要的現實意義。

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