浅析沥青路面微波加热养护技术的应用研究

吴振宇 河南省路桥建设集团公司

近年来，我国公路建设事业取得了令人瞩目的成绩，通车里程迅速增长。然而，在公路建设里程增长的同时，也面临着大量的养护维修任务。沥青路面因其优异的性能在高等级公路中得到了广泛应用。但在长期实践中发现，在行车荷载和自然因素作用下，沥青路面极易出现大量早期病害，比如坑槽、裂缝、车辙等。为了消除病害，恢复路面使用性能，必须采取切实可行的养护维修方案，全面提升道路通行服务质量。目前，沥青路面修补法常分为两大类，即热补法和冷补法，其中热补法最为常见，又将其分为传统加热修补法和就地加热修补法，微波加热技术属于就地加热修补法之一，相比其他修补方法，微波加热技术性能可靠、成本低、效率高，是一种较为理想的道路病害修补工艺。

一、微波加热的特点

微波对于我们来讲并不陌生，在日常生活中便可接触，譬如微波炉加热原理。目前，已证实在微波加热机理当中包含多种原理，如超热效应、光化学聚焦、PMF效应等等。在传播当中，微波的主要特点如表1所示。

基于上述特点，在道路修补当中，采用微波加热法的原因还在于微波加热均匀、加热速度快、穿透能力强、温度可控、安全性高，且不会有污染物排放等优势。

二、工程概况

某公路工程建成通车多年，随着沿线交通量日益增长，路面病害问题愈加严重。为了修补路面病害，本工程采用了微波加热法。选取具有代表性的路段作为试验段，共500m长。为了保证修补效果，需提前做好路面损坏状况调查，经调查结果显示，本路段主要病害为车辙、横向裂缝、纵向裂缝、龟裂沉陷、坑槽等。

三、沥青路面微波加热养护施工技术要点

（一）车辙处理

根据现场路面损坏调查情况显示，本路段存在较为严重的车辙病害，范围覆盖全段，平均深度在5mm左右，多为失稳型车辙病害。为了解决此类车辙病害，可采用“微波加热+碾压整平”方案。施工流程为：清理原路面—加热病害区域—添加新料—摊铺整平—碾压。

第一，清理原路面。在车辙病害处治前，要先将原路面清理干净，保证病害部位无杂质、无尘土等，确保其洁净、干燥。

第二，加热病害区域。通过微波加热设备进行病害区域加热处理，保证加热温度等参数满足设计要求。

第三，添加新料。针对车辙病害部位缺料情况，需及时添加适量的沥青混合料，确保新料和旧路面材料相符，保证填补适中。

第四，摊铺整平。针对新掺加的材料，需及时摊铺、整平。

第五，碾压。待完成上述施工作业后，需及时进行碾压，保证压实度满足规定要求。

（二）裂缝处理

目前，裂缝修补施工常采用两种方法，即热灌封与冷灌缝。根据以往经验可知，在裂缝修补当中若采用单一的冷灌缝法，存在很多问题，且不利于提升后期施工质量。究其原因在于灌缝材料和旧料间的粘结性能不足。若一味采用热灌缝法，虽能克服冷灌缝的缺陷，但存在施工效率低，环境污染大等问题。针对这一问题，本文决定采用微波加热法。这种方法需提前对裂缝周边的旧料进行预热，待灌注施工之后，便可灌注新材料。根据本工程的病害情况，主要裂缝类型为纵向、横向裂缝，长度多在2m以上，且存在横贯裂缝，但整体来讲，多为轻微裂缝。此外，局部存在龟裂沉陷情况，深度多为43～52mm，面积不超过2.5m×1.5m。

表1 微波的主要特点

为了解决此类病害，决定采用“微波加热+灌注沥青”方案。施工流程为：清理裂缝部位—加热—灌注新沥青材料—开放交通。

第一，清理裂缝部位。施工前，要先将裂缝部位及其施工作业区域清理干净，确保缝内无杂物，也可通过高压气吹扫裂缝。

第二，加热。通过微波加热设备对所需施工部位进行连续不断地加热，加热时间不得少于15min，且严控加热温度。

第三，灌注新沥青。完成上述施工作业后，便可按量灌注新沥青材料，保证灌注量充足。

第四，开放交通。待缝口多余沥青材料清理干净之后，且各项指标满足规定要求，即可开放交通。

（三）坑槽处理

在本工程当中，也存在大量坑槽病害，面积多在2.0m×1.2m以下。为了修复此类病害，需先清理干净松散的颗粒材料，随后填筑新材料。施工流程为：加热—填筑新料—碾压—开放交通。

第一，加热。针对坑槽病害区域进行加热，加热时间可控制在20～25min之间。

第二，完成微波加热施工工序之后，便可加入一定量的新沥青混合料。并完成摊铺、整平施工工艺，随后清除多余的松散粒料。

第三，碾压。按照碾压施工原则，进行“2遍静压+4遍振压”施工，保证压实度符合设计要求。

第四，待满足各项施工要求后，且修补部位的温度基本与外部环境温度相同的情况下，即可开放交通。

四、沥青路面微波加热养护效果评价与分析

为了验证沥青路面微波加热养护的应用效果，本文针对工后路面的渗水系数、压实度、平整度等进行了测定，以便确定微波加热的实际应用成效。

（一）渗水系数

本试验段共500m长，每隔100m设一个测点，共设5个测点。分别对各个测点的渗水系数进行测定，所得结果如下：

（1）测点1渗水系数实测值为11ml/min；

（2）测点2渗水系数实测值为76ml/min；

（3）测点3渗水系数实测值为26ml/min；

（4）测点4渗水系数实测值为20ml/min；

（5）测点5渗水系数实测值为68ml/min。

相比规范值≤300 ml/min，本试验段的所有测点实测值均可满足规定要求，且远远小于规范要求，说明沥青路面病害经微波加热修复后，具有良好的抗渗效果。

（二）压实度

在测定试验段压实度时，同样设5个测点，间距为100m。所得结果如下：

（1）测点1压实度实测值为97.6%；

（2）测点2压实度实测值为98.5%；

（3）测点3压实度实测值为98.9%；

（4）测点4压实度实测值为99.0%；

（5）测点5压实度实测值为97.9%。

相比规范值≥93%，本试验段的所有测点实测值均可满足规定要求，且在97%以上。表明沥青路面病害经微波加热处治后，压实度良好。

（三）构造深度

在测定试验段构造深度时，同样设5个测点，间距为100m。所得结果如下：

（1）测点1构造深度实测值为0.72mm；

（2）测点2构造深度实测值为67mm；

（3）测点3构造深度实测值为0.78mm；

（4）测点4构造深度实测值为0.62mm；

（5）测点5构造深度实测值为0.69mm。

相比规范值≥0.55mm，本试验段的所有测点实测值均可达到规定要求。

（四）平整度

在测定试验段平整度时，同样设5个测点，间距为100m。所得结果如下：

（1）测点1平整度实测值为2.6mm；

（2）测点2平整度实测值为1.2mm；

（3）测点3平整度实测值为1.6mm；

（4）测点4平整度实测值为1.1mm；

（5）测点5平整度实测值为2.1mm。

相比规范值≤5.0mm，本试验段的所有测点实测值均可达到规定要求。

五、结束语

综上所述，近年来，我国经济迅速发展，公路交通基础设施也取得了突破性的进展，公路网络基本完善。然而，沥青路面在使用一段时间后，由于行车荷载和自然环境等因素的作用，很多沥青路面出现了早期病害，造成大量路面结构无法达到设计使用年限。沥青混凝土路面病害形式多种多样，比如坑槽、车辙、裂缝、泛油等等，若处理不当，极易导致病害加重，危害行车舒适性和安全，甚至产生严重的交通安全事故。为此，必须选取合适的养护方案。将微波加热技术用于旧路病害修补工作，可以提高施工效率，解决病害问题。因此，开展沥青路面微波加热养护技术研究具有重要的意义。