基于微波加熱工藝的瀝青路面養護維修及應用效果探討

摘要：文章分析了瀝青路面工程中應用微波加熱技術的常見工序，介紹了該技術的應用特點，探討了應用微波加熱技術開展瀝青路面修復時可能存在的問題，比較了微波加熱技術和環切重塑法在瀝青路面養護維修中起到的效果差異。研究表明：微波加熱技術可能存在電能保障、過加熱、輻射泄漏等問題，因此須重視現場管理工作的開展；相較于傳統工藝而言，微波加熱工藝產生的廢石量相對較小，施工結束后路面高度差相對較小且工期較短，在瀝青路面工程的養護修復施工中具有良好的應用價值。

關鍵詞：瀝青路面；道路養護；微波加熱；修復效果

中圖分類號：U416.217" " " " 文獻標識碼：A" " " DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2024.11.022

文章編號：1673-4874（2024）11-0068-03

0引言

瀝青路面作為施工周期短、應用效果良好的路面硬化成型工藝，在很多路面工程中都得到大量應用。瀝青路面前期應用效果較好，但隨著時間的推移，很容易在地面負載的影響下出現路面開裂、路面鼓包等問題，進而導致工程在應用后期常常需要進行大量維修養護以確保路面工程正常運行。在傳統路面維修工程中，對瀝青路面采用的養護方式通常是環切重塑法，這種方法的原理在于切割鼓包、剔除開裂，而后重新制備瀝青料填滿被剝離的區域，進而使瀝青路面能夠正常投入應用。環切重塑法應用過程中會產生大量的建筑垃圾，對環境產生一定污染，同時在已修復區域附近容易出現二次開裂問題，且施工周期較長，因而應用效果不佳。

隨著科技發展，路面工程相關技術也得到了進一步發展，其中路面微波加熱工藝在各種路面工程中逐漸得到應用［1-5］。相較于傳統工藝而言，微波加熱工藝不需要切割、剔除路面，同時施工周期較短、養護時間也較短，對環境造成的污染相對更小，施工期間不會對道路交通產生明顯影響，因而具有良好的應用前景。

本文介紹了瀝青路面養護維修施工中，微波加熱工藝的應用步驟，并提出技術應用過程中的常見問題，進而總結相應的施工策略和管理方法，以期給有關從業人員帶來啟發。

1路面微波加熱技術的施工特征

1.1路面微波加熱技術的創新點

微波加熱技術應用過程中，需要使用微波加熱設備來對路面表面下方8～12 cm的范圍進行加熱，使材料熔化后自行流動，流動的材料會自發填充到風化、裂縫或者鼓包的區域當中，實現道路修復的效果。具體應用在路面工程時，瀝青材料熔化后通常會有一定下沉，導致道路沉降，因而還需要將一定的乳化瀝青噴灑在路面上并進行壓實，進而提高道路工程應用效果。環切重塑法和微波加熱技術應用對比見圖1。

結合圖1可知，將傳統修復技術（環切后實施重塑）應用在瀝青路面修復施工時，需要應用切割機來粉碎受損的路面，而后再應用新制備的瀝青材料進行填充和壓實灑砂；微波加熱技術則是加熱路面下方的瀝青并實現重融以修復道路受損區域，最后噴灑乳化瀝青后壓實、灑砂來完成修復施工。兩種施工工藝都能夠有效解決路面工程起包、風化、裂縫等問題，但環切重塑法應用在路面工程時，道路必然出現環切縫等問題。與此同時，新配制的瀝青料和初次施工所應用的瀝青料之間必然存在材料配比等差異，因而固化效果可能也會存在一些差異，后續在路面工程的進一步應用時，很容易由于后加入的瀝青與最初配制瀝青的材料配合比不同，導致熱膨脹系數不同引發開裂，最終導致路面二次受損。

1.2路面微波加熱技術的實施

公路服役往往是長時間不間斷運行，因而在實施公路路面修復時，就需要首先開展交通協調工作，避免車輛直接碾過路面修復區域，具體可以在施工位置附近設置醒目標識。如果需要修復高速公路，則還需要在修復路段附近設置限速設備并做好周邊交通疏導。應用微波加熱技術修復路面時，由于該技術施工周期和養護周期相對較短，因而修復持續時間相對更短，交通疏導工作的開展也不需要持續很長時間。完成路面養護維修施工之后，即可撤出施工設備，拆除限速牌等設施并恢復路面標線。

實際應用微波加熱技術修復路面工程時，除了上述的交通規劃等準備工作以外，具體工序主要包含五個內容：

（1）路面加熱重融。施工開始之前，應當運輸相應設備進入施工現場，而微波加熱所用到的設備具有一定微波輻射效果，可能會對周圍過往人群產生負面影響，因而需要采取措施控制微波能量，避免可能造成的損害，通常會應用天線、磁控管等，或搭建電磁屏障。當路面修復已經進行到重融過程時，可以通過改性重融瀝青來提高后續路面工程應用效果，例如可以結合所用材料性質，加入塑化劑、穩定劑等。目前瀝青路面養護維修工程中通常應用的微波加熱設備能夠加熱12～15 cm的路面，其中有效加熱深度應≥8 cm。而當前我國道路工程中，瀝青路面的單層瀝青通常厚度也在8～12 cm，因而微波加熱技術能夠有效應用到瀝青路面的修復養護工作中。與此同時，還有部分公路會采用多層瀝青鋪設的施工方式，初期攤鋪的瀝青厚度常＞16 cm，處理該種路面的損傷問題時就應當應用瀝青滲透效應，或者進行預破碎來提高處理深度，最終確保路面能夠恢復正常運行狀態。

（2）乳化瀝青噴涂。噴涂乳化瀝青時，通常可以應用高溫瀝青噴涂車進行噴涂，噴涂開始之前加入調制好的塑化劑或者穩定劑、活性劑等摻加物，混合均勻后在噴涂車形成的氣壓下噴涂至指定部位，修復路面沉降。噴涂乳化瀝青時，新制備的瀝青溫度較高，會在一定程度上加熱周圍的原有瀝青材料，也能一定程度地促進瀝青料之間完成混合。從這一點來看，噴灑高溫狀態下的乳化瀝青也會對前一步加熱重融產生影響，因而還需要確保瀝青噴涂過程嚴格符合施工標準。

（3）撒砂。撒砂工藝的目的在于進一步提升路面摩擦力，確保養護完成后的路面工程能夠快速投入應用。具體開展這一工藝時應當注意即時性和均勻性，確保在完成乳化瀝青噴涂之后快速而均勻地撒砂。環切重塑法工藝當中也存在撒砂工藝，兩者之間并無差別，但微波加熱技術會應用相對先進的養護車，可以依托養護車，在噴涂乳化瀝青的同時完成撒砂，節約時間。

（4）壓實。完成撒砂工藝之后，為確保路面工程質量，還需要壓實路面。具體開展這一工藝時需要通過選擇合適的振動強度、調整適當的壓路機工況來確保路面壓實效果。相較于環切重塑法而言，微波加熱法對于壓實的質量要求更高。

（5）養護。完成路面壓實后，還需要開展養護來使得瀝青正常固化，最終達成路面修復效果，這一點和環切重塑法中的養護措施并無明顯差異。

2微波路面加熱工藝存在的問題與應對

2.1路面瀝青過加熱現象

瀝青作為一種不完全玻璃質，屬于有機液體物質，具有較高的黏度，同時在周圍溫度提升時會出現熱分解甚至變性效果，微波路面加熱工藝應用時如果加熱效果不足，往往會導致修復效果不佳；而溫度過高又會導致瀝青變質，導致施工效果不好。瀝青的有機變質析出曲線如圖2所示。

由圖2可見，瀝青有機質的變性過程會受到加熱所用的溫度、時間影響。其中，溫度會通過影響氣體析出速度來影響有機質的變性析出速度，而析出速度在220 ℃、450 ℃、760 ℃時分別達到一個峰值，在220 ℃時達到最大值。由此可見，加熱過度導致瀝青變性并非僅僅是由于溫度過高，而是當溫度處在220 ℃附近時會導致瀝青加速變性，當溫度達到400 ℃左右時則會在一定程度上抑制瀝青變性效果。

2.2微波泄漏事故風險

國家相關規定要求施工過程中產生的微波背景輻射應當控制在＜5 mW/cm2，而養護車輛在直接開始微波加熱操作時產生的輻射通常高于這一數值，因而需要應用屏蔽網來覆蓋微波加熱相關部件，同時設置四角定位來降低微波泄漏效果。此外，還可以設置雙重屏蔽門來進一步確保安全性。需要打開屏蔽門時，開啟一道則必須要首先關閉另一道，確保始終有一道屏蔽門處于關閉狀態。通常經過上述防范措施后，殘留的微波背景輻射值能夠始終控制在＜3 mW/cm2，進而避免微波泄漏事故。但如果設備發生故障，則依舊存在微波泄漏事故發生風險，具體情況展示見圖3。

由圖3可知，在實際開展微波加熱工藝時，通常在沒有誤操作、違章指揮或者違章操作時，屏蔽門不會出現故障或者損壞問題，因而首先應當確保相應工作人員能夠充分明確操作規章流程，確保工作人員能夠嚴格按章執行。在此基礎上，還需要強化安全管理工作，例如部分需要進入輻射范圍內作業的工作人員在進入輻射范圍之前，應當根據相關規范穿戴防護措施，檢查無誤后方可進入輻射區域。

2.3大功率的現場電能保障問題

瀝青路面養護車輛運行時對電力有較高要求，尤其是執行微波加熱工藝時的電需求量更大，因而需要進行外部供電以確保工作正常運轉。高速公路施工過程常常在相對偏遠的位置施工，路面有時難以提供供電條件，或者供電不足以支持設備正常運轉。對此，還應當準備和養護車輛配套的移動發電車進行供電。

3微波加熱的實施效果分析

文章案例選取的高速公路路段上包含4處鼓包類損傷和6處風化類損傷，需要進行養護的面積最大為636 m2，最小為24 m2。文章選擇5處損傷應用微波加熱工藝，另外5處損傷則采用切割重塑工藝養護，而后對比兩組損傷的養護效果，結果展示見表1。

結合表1數據可得，微波加熱工藝和傳統切割工藝所處理的路段面積相差不大，分別為1 221 m2和1 237 m2。后者修復共用時141 d，同時產生147.43 m3廢石，而前者修復共用時80 d，同時產生5.15 m3廢石。應用SPSS對數據進行比對，結果見表2。

在表2數據當中，養護過程中的平均工效可以通過修復面積除以完成時間獲取，同時產生廢石產生量認為是廢石總量除以修復面積的數值，而后應用平均加權法進行計算，公式為：加權平均值=∑（單獨修復地塊面積/修復總面積）×誤差率。

經計算可知，表2數據對比下，路塊面積的t值＞10，具體為89.635，除此之外的三項數據均具有明顯的統計學差異，即t＜10.000，P＜0.01。

由此可知，微波加熱工藝相較于傳統的切割策略而言，平均標高的誤差得到有效降低，節約的廢石量為傳統工藝產生廢石量的28倍，同時微波加熱工藝的平均工效提高了約1.74倍。除此之外，微波加熱工藝中最終獲取的廢石并非切割路面所得，而是在工藝完成后清掃路面收集的。綜上所述，相較于傳統環切重塑法，微波加熱法在瀝青路面修復維護中具有更好的應用效果。

4結語

微波加熱法在瀝青路面保養維修中具有明顯的應用優勢，具體體現為修復后路面高度差較小、工效較高、施工周期較短，同時產生的廢石量也顯著減少。但當前該技術應用過程中也可能會出現電能保障困難、微波輻射風險以及過加熱等問題，影響修復工作開展。其中，電能保障和輻射風險都可通過嚴格遵守施工規范、開展有效現場管理等方式加以避免，因而微波加熱工藝具有更好的應用效果，具備推廣應用價值。

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作者簡介：李波（1982—），工程師，研究方向：道路與橋梁工程。

收稿日期：2024-05-16