淺析微波熱再生技術在高速公路瀝青路面養(yǎng)護中的應用

刁紅雨

（安徽省巢湖市路橋工程有限公司，安徽 巢湖 238000）

引言

隨著我國高速公路建設的迅猛發(fā)展，高速公路養(yǎng)護特別是瀝青路面預防性養(yǎng)護工作正逐漸受到各級高速公路管理部門的高度重視。

1 有關高速公路養(yǎng)護工程分類和處治對象探討

1.1 養(yǎng)護工程的作業(yè)分類

按照養(yǎng)護工程性質、規(guī)模，交通部《公路養(yǎng)護工程管理辦法》將公路養(yǎng)護工程基本分為保養(yǎng)、小修、中修、大修和改建。該分類方法主要偏重工程規(guī)模而忽視了工程性質，如果再綜合考慮養(yǎng)護工程的性質、內容、時效等因素，公路養(yǎng)護工程作業(yè)也可以按日常養(yǎng)護、預防性養(yǎng)護和專項養(yǎng)護進行分類。

1.2 養(yǎng)護工程的處治對象

在養(yǎng)護工作中一般把養(yǎng)護處治對象統(tǒng)稱為病害，而通常又認為病害基本上都是在通車運營以后才發(fā)生的。但隨著大家對公路養(yǎng)護特別是高速公路養(yǎng)護工作的重視，工程設計、施工等前期建設所遺留問題也已引起廣泛關注。綜合以上相關因素，養(yǎng)護工程處治對象應該包括缺陷、隱患和病害三個方面。

2 微波熱再生技術簡介

采用熱再生工藝能夠提升路面修補質量,節(jié)約成本，所以熱再生修補路技術逐漸推廣。目前采用的比較多的是微波熱再生技術和紅外線熱再生技術。我單位主要使用了微波熱再生技術。

2.1 微波熱再生技術的特點如下：

2.1.1 加熱速度快。微波加熱是使加熱物質本身成為發(fā)熱體，稱之為內部加熱方式。不需要熱傳導的過程，內外同時加熱。因此能在短時間內達到加熱的效果。

2.1.2 加熱均勻。常規(guī)加熱方法為提高加熱速度，就需要升高加熱溫度，容易產生外焦內生現(xiàn)象。而微波加熱時，物體各部分通常都能均勻滲透電磁波，產生熱量，因此均勻性大大改善。

2.1.3 節(jié)能高效。在微波加熱中，微波能只被加熱物體自身吸引而生熱，加熱室壁和加熱室內的空氣及相應的容器都不會發(fā)熱，所以熱效率極高，生產環(huán)境也明顯改善。

2.1.4 工藝先進、易于控制。微波加熱只需有水，只要控制微波功率即可實現(xiàn)立即加熱或終止。微波加熱的熱慣性極小，若配用微機控制，則特別適宜用于加熱過程和加熱工藝的自動化控制。

2.1.5 占地面積小。設備結構緊湊，養(yǎng)護施工現(xiàn)場占用道路面積較小，減少了對道路交通的干擾。

2.1.6 選擇性加熱。微波對不同性質的物質有不同的作用。這一點對于瀝青路面的養(yǎng)護作業(yè)極為有利。因為水分子對微波的吸收較好，所以瀝青路面中含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量較低的部位；路面中的水比其他路面材料吸收微波的能力強，故水受熱高于其他路面材料，有利于水分溫度上升，促使水分蒸發(fā)，對保證瀝青路面的修補質量有利。

2.1.7 改善勞動條件。微波加熱設備本身不發(fā)熱、不輻射熱量，所以大大改善了勞動條件。

2.1.8 安全無害。微波能加熱瀝青混合料，不會產生有毒氣體和煙霧，因此不會污染環(huán)境，微波能加熱舊瀝青混凝土，只要瀝青混合料沒有完全老化，就可以使舊瀝青混合料再生。節(jié)約了瀝青和砂石材料，減少了浪費。無廢水、廢氣、廢物產生，也無輻射遺留物存在，其微波泄漏也確保大大降低，是一種十分安全的高新技術。

2.2 紅外線熱再生技術及其局限性

紅外線加熱的原理是采用幅射方式加熱瀝青路面表層，再由表層材料把熱量傳導至路面下層。由于輻射會將大量能量聚集到加熱物體表面，這樣被加熱的瀝青路面表面溫度將非常高，甚至能達到800℃，造成瀝青路面被燒焦。部分紅外線設備為避免燒焦路面,被迫采用間歇式加熱方式，由于瀝青路面是不良導體,即使是采用反復加熱方式,最大加熱深度不過4㎝。而且由于瀝青路面重復加熱,其老化程度增大，所以采用間歇式加熱瀝青路面,加大了瀝青表面老化程度,無法保證施工質量。另外，紅外線再生設備利用液化氣燃燒發(fā)熱，這對設備的防火防爆工藝也提出了很高的要求。

2.3 微波熱再生技術優(yōu)勢

微波加熱技術從原理上就與紅外線加熱技術等傳統(tǒng)加熱方式不同。微波工作原理是，在微波電磁場作用下，極性分子從原來的狀態(tài)雜亂無章的排序狀態(tài)轉向依照電磁場的交變方向而排列取向的規(guī)則狀態(tài)，分子之間劇烈摩擦產生熱能，在這一微觀過程中交變電磁場的能量轉化為介質內的熱能，使介質溫度升高。這種加熱方式無需傳導介質，物體本身就是熱源，通常的加熱效率可以達到80%-90%，基本上沒有熱量上的損失。由于純?yōu)r青中幾乎沒有極性分子，所以微波加熱不能直接加熱純?yōu)r青，而是通過加熱瀝青混和料中的集料，使集料溫度上升，把熱量傳導給瀝青，從而達到加熱瀝青的目的。這種加熱方式，在正常加熱時間控制下，不會使瀝青的溫度超過規(guī)范要求（180℃）。

3 微波加熱技術在中小型瀝青路面綜合養(yǎng)護車中的應用

隨著瀝青混凝土路面熱再生技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了兩種不同于傳統(tǒng)熱再生的加熱方式即微波加熱和紅外加熱。利用微波加熱瀝青混凝土路面是一種全新的熱再生技術，與傳統(tǒng)加熱方式不同，微波能對材料物質有較強的穿透力，能對被照射物質產生深層加熱作用。而且微波加熱不需依靠熱傳導進行內外同時加熱，能在很短的時間內穿透較深的瀝青混凝土路面，能同時均勻加熱。由于微波加熱和紅外加熱可以彌補傳統(tǒng)加熱方法的一些不足，所以更適合于瀝青混凝上路面的現(xiàn)場熱再生。近年來微波加熱技術在道路維修中的應用日益受到人們的重視，配備微波加熱技術的中小型瀝青路面綜合養(yǎng)護車得到迅速的發(fā)展，其中威特公司已研發(fā)出產品并應用于實踐，主要產品有252TA養(yǎng)護車、靈特142TB養(yǎng)護車等。

4 微波熱再生技術流程

利用微波熱再生養(yǎng)護車對所要處理的路面進行如下施工：微波加熱——噴灑乳化瀝青——添加加熱料——攤平——壓實——撒砂等一套簡單而實用的施工工藝，很快就完成了一個施工作業(yè)面。在此使用中，微波加熱修補技術具有加熱層深、加熱均勻、加熱快速、被加熱層穩(wěn)定、使用起來靈活高效快捷等特點表現(xiàn)得淋漓盡致?？朔藗鹘y(tǒng)的修補施工工藝中的工序多、成本高、作業(yè)時間長、質量難以控制等缺陷。修補后的新、舊路面融為一個有機的統(tǒng)一整體，與新鋪路面沒有兩樣，大大地延長了道路的有效使用壽命，并開拓了預防性養(yǎng)護的新方法。

5 關于公路養(yǎng)護工程技術措施應用的幾個原則

5.1 以道路全壽命周期理論為指導，根據(jù)道路的具體技術狀況，在最佳的時間對合適的主體工程對象采取合理的技術措施進行有效的養(yǎng)護作業(yè)；每一種缺陷、隱患或病害，可能對應一種或多種養(yǎng)護技術或措施，要根據(jù)其發(fā)生數(shù)量、程度和時間，進行全面技術論證，以選擇最佳技術措施或方案。

5.2 日常養(yǎng)護是貫穿于整個路面使用周期的，它體現(xiàn)或強調的是經(jīng)常性、及時性和規(guī)范性。

5.3 專項養(yǎng)護主要體現(xiàn)或強調的是養(yǎng)護工程措施實施的針對性、及時性、規(guī)范性和耐久性，而專項工程基本上就是傳統(tǒng)的小、中、大修工程的概括。

結語

隨著公路建設的發(fā)展，交通量不斷增多，交通荷載不斷增大，在公路養(yǎng)護中，修復的及時性、穩(wěn)定性、耐久性、經(jīng)濟性非常重要，而先進的微波技術在瀝青路面養(yǎng)護中的應用，給解決這個問題提供了新的技術方法和手段，值得在高速公路系統(tǒng)大力應用和推廣。

[1]微波波熱再生行業(yè)資訊.2005-2006

[2]公路瀝青路面技術技術規(guī)范.人民交通出版社.2005-01-01