微波加熱技術在瀝青路面養護維修中的應用研究

楊雪玲

摘 要：微波加熱技術是一種高效、迅速、方便、環境影響小的瀝青路面修補方法。在舊路病害修補工作中合理運用微波加熱技術，可實現快速養護，提高工作效率的目的，對瀝青路面養護維修施工意義重大。為此，本文在充分了解微波特點及微波加熱優勢的基礎上，結合具體案例，對微波加熱技術在瀝青路面養護維修中的應用要點進行了分析與探討。

關鍵詞：微波加熱;瀝青路面;坑槽修補

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A

1 微波的特點及微波加熱優勢

目前，熱補法是瀝青路面最常見的一種修補方式，傳統熱補法不僅工作效率低，作業時間長，還會污染環境，造成資源浪費。同時，很難保證修補部位和原有路面緊密連接，不利于路面整體服務性能，具有不太理想的修補效果。微波加熱是一種新型的筑路技術，其主要依托于電磁波內的微波（頻率300兆赫～300千兆赫）進行物體加熱。根據波長不同，又可以將微波劃分為不同的波段，且頻率各不相同。在傳播過程中，微波的特點如下：

（1）吸收性。在交變電場內極性分子摩擦生熱，這是溫度增高的直接因素。為此，富含極性分子的物質可以充分吸收電磁能，并將其向熱能轉化。水分子是一種極性分子，通過含水材料，便可實現微波加熱的效果。

（2）穿透性。一些非金屬材料并不會吸收微波，但是微波卻可以從其穿透，因此，此類材料可用于加熱微波的載體。

（3）反射性。對于金屬材料而言，微波無法穿透，但是當微波傳播到金屬材料后，將會出現反射作用，此時可通過金屬材料進行微波屏蔽。

介于上述傳播過程中微波的特點，在微波加熱時，可具有諸多優勢，具體如表1所示。

2 工程概況

某公路工程通車運營時間較長，近年來，由于沿線交通量和車輛軸載的急速增長，導致路面病害問題加重。經現場勘查發現，本路段多為裂縫、車轍和坑槽病害，選取K10+000～K10+600段為試驗段，全長600 m。具體病害情況如下：

（1）全段車轍平均深度為5 mm。

（2）橫向裂縫共17條，最長3.2 m，縫寬最大值為5 mm，其中3條為橫貫裂縫。

（3）龜裂沉陷共4處，最大深度為53 mm，最大面積為2.5 m×1.5 m。

（4）坑槽較多，最大面積為2.5 m×1.5 m左右。

根據病害情況，經多方討論決定采用微波處置法進行路面病害修復。該試驗段采用的微波養護車的各項技術參數需滿足施工規定。

3 瀝青路面養護維修中微波加熱修補施工措施

3.1 車轍修復

在交通荷載長期作用下，瀝青路面很容易出現永久累積變形，即車轍。作為瀝青路面的主要病害之一，當產生車轍病害之后，將會大幅降低路面的平整度，并會影響車輛駕駛的舒適性和安全性。造成路面車轍病害的原因較多，一般可將其分為4種類型，壓密型車轍、失穩型車轍、結構型車轍和磨損型車轍。根據現場調查發現，本工程多為失穩型類型和壓密型車轍。失穩型車轍是指在行車荷載剪切應力作用下，路面層材料將逐漸失穩，并形成凹陷、橫向位移等現象。壓密型車轍是指由于施工碾壓不到位，當竣工后車輛通行后，路面逐漸壓密，進而產生壓密型車轍。為此，可根據車轍深度情況，合理選擇微波修復處治措施。

3.1.1 耙松施工措施

根據微波修復具體施工過程，可合理選擇車轍修復方案。根據現行規定要求，針對失穩型車轍可采用耙松施工措施。這是一種較為常見的微波車轍修復工藝，是指在加熱路面病害部位后，先耙松局部表面層，隨后碾壓修復處治施工。具體工藝流程如下：

第一，清理原路面。施工前，應確保施工作業面清潔、無污染。要求清理干凈施工區域內的雜質、積水、垃圾、塵土等，保證施工路面潔凈、干燥。

第二，加熱處理。微波養護車就位，通過微波加熱方式進行車轍病害部位加熱處理。

第三，耙松。病害區域加熱軟化后，需及時耙松表面層。

第四，噴灑乳化瀝青。為及時恢復病害區域的路面性能，可根據施工現場具體情況，均勻噴灑乳化瀝青，特殊情況下，也需噴灑瀝青再生劑。

第五，回填新料。根據病害區域內舊料缺失現狀，回填一定量的混合料新料。

第六，攤平與壓實。新舊料拌和后，可均勻攤鋪到施工作業面。隨后進行修補區域壓實，保證壓實度滿足施工要求。

3.1.2 直接碾壓施工措施

針對壓密型車轍修復可采用直接碾壓施工工藝，該項技術無需耙松工序，可直接進行碾壓施工。通過室內試驗得出，微波加熱后快速碾壓施工，對原有路面結構不會造成不必要的損害，同時還能充分利用舊路面結構。尤其是在較大壓實功條件下，將會降低混合料的空隙率，大幅提升路面密實度和抗變形能力。具體施工工藝流程如下：

第一，清理路面。施工前，要求清理干凈施工區域內的雜質，比如積水、垃圾、塵土等，保證施工路面潔凈與干燥。

第二，加熱路面。針對車轍深度具體情況，合理選擇路面加熱方式。①車轍深度小于2.5 cm時，可選擇直接加熱處治方式，便于迅速施工，提高施工作業效率。②車轍深度大于2.5 cm時，應先進行摻加新料用量的確定，隨后均勻攤鋪新料，再通過微波加熱方式進行路面加熱，為保證加熱效果良好，可在8 cm～12 cm之間控制加熱深度。③若為深層病害，可一層一層分層加熱，并采取一定措施進行深層處理。

第三，攤鋪與碾壓。加熱后，便可進行攤鋪，保證攤鋪均勻、厚度一致。碾壓可采用小型壓路機，并做壓實度檢測，保證滿足規范要求。

3.2 裂縫修復

熱灌縫、冷灌縫是兩種常用的裂縫修補方式。據大量實踐表明，冷縫灌注修補方法存在很多不足之處，其根本原因在于灌封材料和周邊瀝青舊料之間粘結效果不佳。而熱灌縫方法雖能保證粘結效果，但施工效率低下，為克服上述問題，提出了微波養護工藝。采用此項技術，需提前快速預熱裂縫周圍的舊料，待灌注施工后，便能有效改善灌封料和周邊舊料的粘結性能。具體施工工藝如下：

第一，先清理干凈裂縫部位，保證無雜物、灰塵，避免影響灌封料和舊料的粘結效果。

第二，微波養護車就位，開啟微波加熱功能，將路面加熱到120℃～150℃，保證加熱溫度滿足規定要求。

第三，按照預設用量情況，準確計量灌注材料用量，并向裂縫部位灌注。

第四，待溫度冷卻至環境溫度后，便可開放交通。

3.3 坑槽修復

一般情況下，多采用銑刨、挖除，再填料、攤鋪、碾壓的方式修補瀝青路面坑槽病害。該修補方法要求現場制備瀝青混合料，不僅會污染環境，還存在施工工序復雜，作業時間久、嚴重干擾交通等問題。微波就地加熱修補法的應用，可通過專用的加熱系統對瀝青路面進行直接加熱，隨后將新瀝青、再生劑等材料按比例摻加即可，通過翻拌、碾壓等工序便可達到路面熱再生的施工效果。相比傳統坑槽修補方法，微波加熱法加熱迅速、操作簡單、施工流程少、施工效率高，且不會污染環境，影響交通通行。具體施工工藝流程如下：

（1）微波養護車就位，在病害部位上方放置加熱裝置，隨后開啟加熱功能。按照路面坑槽修補深度合理控制加熱時間，不宜過長，保證路面加熱溫度達到120℃～150℃。

（2）瀝青混合料加熱后，可通過鐵鍬等工具將路面翻拌、耙松，保證坑槽病害區域的所有舊路都被翻松。

（3）完成上述施工之后，可進行乳化瀝青噴灑。根據工程施工情況，噴灑量以0.5 L/m2為準，保證噴灑呈霧狀。與此同時，還要不間斷地通過鐵鍬進行疏松，確保拌和均勻。

（4）按照坑槽病害的體積情況，將一定量熱拌瀝青混合料摻加其內，并做好攤鋪施工。

（5）采用小型壓實設備進行碾壓，直至路面平整，壓實度滿足設計要求。

（6）待修補部位的溫度冷卻到環境溫度后，即可開放交通。

4 養護效果評價與分析

為驗證微波加熱技術在瀝青路面養護維修中的應用效果，本文針對本試驗段共選測點6個，間距為100 m，分別對工后路面的滲水系數、平整度、壓實度及構造深度進行了檢測。所得結果如表2所示。

通過表2可知，瀝青路面采用微波加熱技術修復后，可滿足規范要求。表明微波加熱技術具有良好的路面養護效果。

5 結束語

綜上所述，近年來，我國交通建設事業取得了令人矚目的成就，公路建設作為交通運輸體系的重要組成部分，通車里程迅猛增長，截至2019年底我國公路總里程已達到了501.25萬公里。瀝青路面因其優異的使用性能在公路路面施工中得到了廣泛應用。然而，瀝青路面通車運營后，由于車輛荷載、自然因素等影響，不可避免地會出現各種病害，比如，橫向裂縫、龜裂、車轍、坑槽等。為及時恢復路面使用功能，如何做好路面病害養護維修工作成為了當前亟待解決的問題。微波加熱技術在瀝青路面養護維修中的應用，可以快速修復路面病害，改善路面使用性能，具有良好的施工應用效果。

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