微波加热技术在沥青路面养护维修中的应用研究

杨雪玲

摘 要：微波加热技术是一种高效、迅速、方便、环境影响小的沥青路面修补方法。在旧路病害修补工作中合理运用微波加热技术，可实现快速养护，提高工作效率的目的，对沥青路面养护维修施工意义重大。为此，本文在充分了解微波特点及微波加热优势的基础上，结合具体案例，对微波加热技术在沥青路面养护维修中的应用要点进行了分析与探讨。

关键词：微波加热;沥青路面;坑槽修补

中图分类号：U416.217 文献标识码：A

1 微波的特点及微波加热优势

目前，热补法是沥青路面最常见的一种修补方式，传统热补法不仅工作效率低，作业时间长，还会污染环境，造成资源浪费。同时，很难保证修补部位和原有路面紧密连接，不利于路面整体服务性能，具有不太理想的修补效果。微波加热是一种新型的筑路技术，其主要依托于电磁波内的微波（频率300兆赫～300千兆赫）进行物体加热。根据波长不同，又可以将微波划分为不同的波段，且频率各不相同。在传播过程中，微波的特点如下：

（1）吸收性。在交变电场内极性分子摩擦生热，这是温度增高的直接因素。为此，富含极性分子的物质可以充分吸收电磁能，并将其向热能转化。水分子是一种极性分子，通过含水材料，便可实现微波加热的效果。

（2）穿透性。一些非金属材料并不会吸收微波，但是微波却可以从其穿透，因此，此类材料可用于加热微波的载体。

（3）反射性。对于金属材料而言，微波无法穿透，但是当微波传播到金属材料后，将会出现反射作用，此时可通过金属材料进行微波屏蔽。

介于上述传播过程中微波的特点，在微波加热时，可具有诸多优势，具体如表1所示。

2 工程概况

某公路工程通车运营时间较长，近年来，由于沿线交通量和车辆轴载的急速增长，导致路面病害问题加重。经现场勘查发现，本路段多为裂缝、车辙和坑槽病害，选取K10+000～K10+600段为试验段，全长600 m。具体病害情况如下：

（1）全段车辙平均深度为5 mm。

（2）横向裂缝共17条，最长3.2 m，缝宽最大值为5 mm，其中3条为横贯裂缝。

（3）龟裂沉陷共4处，最大深度为53 mm，最大面积为2.5 m×1.5 m。

（4）坑槽较多，最大面积为2.5 m×1.5 m左右。

根据病害情况，经多方讨论决定采用微波处置法进行路面病害修復。该试验段采用的微波养护车的各项技术参数需满足施工规定。

3 沥青路面养护维修中微波加热修补施工措施

3.1 车辙修复

在交通荷载长期作用下，沥青路面很容易出现永久累积变形，即车辙。作为沥青路面的主要病害之一，当产生车辙病害之后，将会大幅降低路面的平整度，并会影响车辆驾驶的舒适性和安全性。造成路面车辙病害的原因较多，一般可将其分为4种类型，压密型车辙、失稳型车辙、结构型车辙和磨损型车辙。根据现场调查发现，本工程多为失稳型类型和压密型车辙。失稳型车辙是指在行车荷载剪切应力作用下，路面层材料将逐渐失稳，并形成凹陷、横向位移等现象。压密型车辙是指由于施工碾压不到位，当竣工后车辆通行后，路面逐渐压密，进而产生压密型车辙。为此，可根据车辙深度情况，合理选择微波修复处治措施。

3.1.1 耙松施工措施

根据微波修复具体施工过程，可合理选择车辙修复方案。根据现行规定要求，针对失稳型车辙可采用耙松施工措施。这是一种较为常见的微波车辙修复工艺，是指在加热路面病害部位后，先耙松局部表面层，随后碾压修复处治施工。具体工艺流程如下：

第一，清理原路面。施工前，应确保施工作业面清洁、无污染。要求清理干净施工区域内的杂质、积水、垃圾、尘土等，保证施工路面洁净、干燥。

第二，加热处理。微波养护车就位，通过微波加热方式进行车辙病害部位加热处理。

第三，耙松。病害区域加热软化后，需及时耙松表面层。

第四，喷洒乳化沥青。为及时恢复病害区域的路面性能，可根据施工现场具体情况，均匀喷洒乳化沥青，特殊情况下，也需喷洒沥青再生剂。

第五，回填新料。根据病害区域内旧料缺失现状，回填一定量的混合料新料。

第六，摊平与压实。新旧料拌和后，可均匀摊铺到施工作业面。随后进行修补区域压实，保证压实度满足施工要求。

3.1.2 直接碾压施工措施

针对压密型车辙修复可采用直接碾压施工工艺，该项技术无需耙松工序，可直接进行碾压施工。通过室内试验得出，微波加热后快速碾压施工，对原有路面结构不会造成不必要的损害，同时还能充分利用旧路面结构。尤其是在较大压实功条件下，将会降低混合料的空隙率，大幅提升路面密实度和抗变形能力。具体施工工艺流程如下：

第一，清理路面。施工前，要求清理干净施工区域内的杂质，比如积水、垃圾、尘土等，保证施工路面洁净与干燥。

第二，加热路面。针对车辙深度具体情况，合理选择路面加热方式。①车辙深度小于2.5 cm时，可选择直接加热处治方式，便于迅速施工，提高施工作业效率。②车辙深度大于2.5 cm时，应先进行掺加新料用量的确定，随后均匀摊铺新料，再通过微波加热方式进行路面加热，为保证加热效果良好，可在8 cm～12 cm之间控制加热深度。③若为深层病害，可一层一层分层加热，并采取一定措施进行深层处理。

第三，摊铺与碾压。加热后，便可进行摊铺，保证摊铺均匀、厚度一致。碾压可采用小型压路机，并做压实度检测，保证满足规范要求。

3.2 裂缝修复

热灌缝、冷灌缝是两种常用的裂缝修补方式。据大量实践表明，冷缝灌注修补方法存在很多不足之处，其根本原因在于灌封材料和周边沥青旧料之间粘结效果不佳。而热灌缝方法虽能保证粘结效果，但施工效率低下，为克服上述问题，提出了微波养护工艺。采用此项技术，需提前快速预热裂缝周围的旧料，待灌注施工后，便能有效改善灌封料和周边旧料的粘结性能。具体施工工艺如下：

第一，先清理干净裂缝部位，保证无杂物、灰尘，避免影响灌封料和旧料的粘结效果。

第二，微波养护车就位，开启微波加热功能，将路面加热到120℃～150℃，保证加热温度满足规定要求。

第三，按照预设用量情况，准确计量灌注材料用量，并向裂缝部位灌注。

第四，待温度冷却至环境温度后，便可开放交通。

3.3 坑槽修复

一般情况下，多采用铣刨、挖除，再填料、摊铺、碾压的方式修补沥青路面坑槽病害。该修补方法要求现场制备沥青混合料，不仅会污染环境，还存在施工工序复杂，作业时间久、严重干扰交通等问题。微波就地加热修补法的应用，可通过专用的加热系统对沥青路面进行直接加热，随后将新沥青、再生剂等材料按比例掺加即可，通过翻拌、碾压等工序便可达到路面热再生的施工效果。相比传统坑槽修补方法，微波加热法加热迅速、操作简单、施工流程少、施工效率高，且不会污染环境，影响交通通行。具体施工工艺流程如下：

（1）微波养护车就位，在病害部位上方放置加热装置，随后开启加热功能。按照路面坑槽修补深度合理控制加热时间，不宜过长，保证路面加热温度达到120℃～150℃。

（2）沥青混合料加热后，可通过铁锹等工具将路面翻拌、耙松，保证坑槽病害区域的所有旧路都被翻松。

（3）完成上述施工之后，可进行乳化沥青喷洒。根据工程施工情况，喷洒量以0.5 L/m2为准，保证喷洒呈雾状。与此同时，还要不间断地通过铁锹进行疏松，确保拌和均匀。

（4）按照坑槽病害的体积情况，将一定量热拌沥青混合料掺加其内，并做好摊铺施工。

（5）采用小型压实设备进行碾压，直至路面平整，压实度满足设计要求。

（6）待修补部位的温度冷却到环境温度后，即可开放交通。

4 养护效果评价与分析

为验证微波加热技术在沥青路面养护维修中的应用效果，本文针对本试验段共选测点6个，间距为100 m，分别对工后路面的渗水系数、平整度、压实度及构造深度进行了检测。所得结果如表2所示。

通过表2可知，沥青路面采用微波加热技术修复后，可满足规范要求。表明微波加热技术具有良好的路面养护效果。

5 结束语

综上所述，近年来，我国交通建设事业取得了令人瞩目的成就，公路建设作为交通运输体系的重要组成部分，通车里程迅猛增长，截至2019年底我国公路总里程已达到了501.25万公里。沥青路面因其优异的使用性能在公路路面施工中得到了广泛应用。然而，沥青路面通车运营后，由于车辆荷载、自然因素等影响，不可避免地会出现各种病害，比如，横向裂缝、龟裂、车辙、坑槽等。为及时恢复路面使用功能，如何做好路面病害养护维修工作成为了当前亟待解决的问题。微波加热技术在沥青路面养护维修中的应用，可以快速修复路面病害，改善路面使用性能，具有良好的施工应用效果。

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