高速公路沥青路面养护中微波热再生技术探讨.doc

高速公路沥青路面养护中微波热再生技术探讨随着我国高速公路建设的迅猛发展，高速公路养护特别是沥青路 面预防性养护工作止逐渐受到各级高速公路管理部门的高度重视岳 阳市107国道管理处是经市委、市政府批准成立的副处级事业单位, 隶属市公路局管辖,主耍负责岳阳市境内165.391公里国道的建设、养 护、管理和征费工作下设临湘所、皇姑塘所、新市所和通衢兴路公 司，均为正科级事业单位建处11年来，多次被省、市交通公路主 管部门评为养护管理和征收工作先进单位我单位在2004年就开始 高速公路养护工作,主要从事岳阳至长沙的京珠高速公路段的养护， 并于2005年从美的威特公司购买了微波沥青热再生设备，在高速公 路养护工作中效果显著一、有关高速公路养护工程分类和处治对象探讨1养护工程的作业分类按照养护工程性质、规模，交通部《公路养护工程管理办法》将公路 养护工程基本分为保养、小修、中修、大修和改建该分类方法主要 偏重工程规模而忽视了工程性质，如果再综合考虑养护工程的性质、 内容、时效等因素，公路养护工程作业也可以按日常养护、预防性养 护和专项养护进行分类1) FI常养护:主要指对公路、桥梁、隧道、涵洞及其沿线防护和附属 工程的保养、维护工作。

养护是通过人工、机械或辅助专用工具所进 行的经常性、制度性作业，一般不改变工程对象的结构，也基本不需 要工程材料它应该是保持公路经常处于良好技术状态最基础的养护 作业活动2) 预防性养护:主要是指为保持或改善公路、桥梁、隧道、涵洞等主 体工程的营运功能而实施的基本不改变工程内部结构的技术工艺养 护是通过专门的技术措施在最佳的吋问对合适的主体工程对象所进 行的特别作业，一般也不改变工程对象的结构，主要是在工程的上部 或外部实施，但需要动用工程材料、机械进行专业施工它应该是保 持公路经常处于良好技术状态、最应提倡的养护作业活动3) 专项养护:主要是指针对公路、桥梁、隧道、涵洞及其沿线防护和 附属工程的结构性恢复或补强而实施的一系列工程措施它既针对不 同的工程对象，又针对各工程对象的不同缺损或病害，因此只有工程 性质区别而没有规模之分专项养护同样也要求是在最佳的时问对合 适的主体工程对象及时进行专项作业它应该是为了保持公路经常处 于良好技术状态的、最有效的养护作业活动2养护工程的处治对象 在养护工作中一般把养护处治对象统称为病害，而通常又认为病害基 本上都是在通车运营以后才发生的但随着大家对公路养护特别是高 速公路养护工作的重视，工程设计、施工等前期建设所遗留问题也已 引起广泛关注。

综合以上相关因素，养护工程处治对象应该包括缺陷、 隐患和病害三个方面1) 缺陷:是指公路、桥梁、隧道、涵洞及其沿线防护和附属工程结构 设计或施工上的欠缺或不完善缺陷基本上属于设计或施工遗留问 题2) 隐患:是指公路、桥梁、隧道、涵洞及其沿线防护和附属工程结构 设计或施工上的缺陷、新技术或施工工艺自身特点所附带的负面或潜 在不利因素对保持工程主体良好技术状态所造成的困难或威胁隐患 基本上属于设计、施工或工艺技术附带问题3) 病害:具有一定的形式、一定的数量表现的已经危害工程主体使用 或影响其耐久的现象或存在病害首先是已有缺陷、隐患的暴露与发 展，然后就是后期运营上的大交通、超载和水损害等引起的影响行车 或工程结构耐久性的现象或问题二、微波热再生技术简介 采用热再生工艺能够提升路面修补质量，节约成本，所以热再生修补 路技术逐渐推广目前采用的比较多的是微波热再生技术和红外线热 再生技术我单位主要使用了微波热再生技术1、微波热再生技术的特点如下：(1) 加热速度快微波加热是使加热物质本身成为发热体，称之为内 部加热方式不需要热传导的过程，内外同时加热因此能在短时间 内达到加热的效果2) 加热均匀。

常规加热方法为提高加热速度，就需要升高加热温度, 容易产生外焦内生现象而微波加热时，物体各部分通常都能均匀渗 透电磁波，产生热量，因此均匀性大大改善⑶节能高效在微波加热中，微波能只被加热物体自身吸引而生热, 加热室壁和加热室内的空气及相应的容器都不会发热，所以热效率极 高，生产环境也明显改善4) 工艺先进、易于控制微波加热只需有水，只要控制微波功率即 可实现立即加热或终止微波加热的热惯性极小，若配用微机控制， 则特别适宜用于加热过程和加热工艺的口动化控制5) 占地面积小设备结构紧凑，养护施工现场占用道路面积较小， 减少了对道路交通的干扰6) 选择性加热微波对不同性质的物质有不同的作用这一点对于 沥青路面的养护作业极为有利因为水分子对微波的吸收较好，所以 沥青路面中含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位； 路而中的水比其他路面材料吸收微波的能力强，故水受热高于其他路 面材料，有利于水分温度上升，促使水分蒸发，对保证沥青路面的修 补质量有利7) 改善劳动条件微波加热设备本身不发热、不辐射热量，所以大 大改善了劳动条件8) 安全无害微波能加热沥青混合料，不会产牛:有毒气体和烟雾， 因此不会污染环境，微波能加热旧沥青混凝土，只耍沥青混合料没有 完全老化，就可以使旧沥青混合料再生。

节约了沥青和砂石材料，减 少了浪费无废水、废气、废物产生，也无辐射遗留物存在，其微波 泄漏也确保大大降低，是一种十分安全的高新技术2、红外线热再生技术及其局限性红外线加热的原理是采用幅射方式加热沥青路而表层，再由表层材料 把热量传导至路面下层由于辐射会将大量能量聚集到加热物体表 而，这样被加热的沥青路面表而温度将非常高，甚至能达到800C, 造成沥青路面被烧焦部分红外线设备为避免烧焦路面，被迫釆用间 歇式加热方式，由于沥青路面是不良导体,即使是采用反复加热方式, 最大加热深度不过4 cm而且由于沥青路面重复加热，其老化程度增 大，所以采用间歇式加热沥青路面，加大了沥青表面老化程度，无法保 证施工质量另外，红外线再生设备利用液化气燃烧发热，这对设备 的防火防爆工艺也提岀了很高的要求3、微波热再生技术优势微波加热技术从原理上就与红外线加热技术等传统加热方式不同微 波工作原理是，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的状态杂乱无 章的排序状态转向依照电磁场的交变方向而排列取向的规则状态，分 子之间剧烈摩擦产生热能，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化 为介质内的热能，使介质温度升高这种加热方式无需传导介质，物 体本身就是热源，通常的加热效率可以达到80%・90%,基本上没有 热量上的损失。

由于纯沥青中几乎没有极性分子，所以微波加热不能 直接加热纯沥青，而是通过加热沥青混和料中的集料，使集料温度上 升，把热量传导给沥青，从而达到加热沥青的目的这种加热方式， 在正常加热时间控制下，不会使沥青的温度超过规范要求（180C）o三、微波加热技术在中小型沥青路面综合养护车中的应用随着沥青混凝土路面热再生技术的不断发展，出现了两种不同于传统 热再牛的加热方式即微波加热和红外加热利用微波加热沥青混凝土 路面是一种全新的热再生技术，与传统加热方式不同，微波能对材料 物质有较强的穿透力，能对被照射物质产生深层加热作用而且微波 加热不需依靠热传导进行内外同时加热，能在很短的时间内穿透较深 的沥青混凝土路面，能同时均匀加热由于微波加热和红外加热可以 弥补传统加热方法的…些不足，所以更适合于沥青混凝上路面的现场 热再生近年来微波加热技术在道路维修中的应用日益受到人们的重 视，配备微波加热技术的中小型沥青路面综合养护车得到迅速的发 展，其中威特公司已研发出产品并应用于实践，主要产品有252TA 养护车、灵特142TB养护车等四、微波热再生技术流程利用微波热再生养护车对所要处理的路而进行如下施工：微波加热 ——喷洒乳化沥青——添加加热料——摊平——压实——撒砂等一 套简单而实用的施工工艺，很快就完成了…个施T作业面。

在此使用 中，微波加热修补技术具有加热层深、加热均匀、加热快速、被加热 层稳定、使用起来灵活高效快捷等特点表现得淋漓尽致克服了传统 的修补施工工艺中的工序多、成本高、作业时间长、质量难以控制等 缺陷修补后的新、旧路面融为一个有机的统一整体，与新铺路面没 有两样，大大地延长了道路的有效使用寿命，并开拓了预防性养护的 新方法五、微波养护技术与其他养护技术的比较除微波养护技术外，高速公路常用的坑塘修补工艺有：利用人工开挖, 热沥青料填充路面破损的传统冷修补法和利用红外线辐射板加热破 损路面进行修复的红外线加热修补法三种方法的优劣点如下：1冷修补法优点：方便灵活，设备投入少，维修成本相对较低，每平方综合维修 费用为70—80元缺点：维修效率低，存在弱接面等问题，而且修补质量难以保证虽 然维修时坑壁四周涂刷了粘层沥青以增强新旧沥青混凝土的粘接度， 但在交通量较大的情况下，雨水还是会从新旧沥青混凝土的弱接缝处 渗透下去，造成二次损坏同时，冷修补法修补的热沥青料须要专用 的沥青拌和设备拌和，才能保证修补料的质量而拌和设备一次出料 在几十吨，甚至上百吨，但是每个坑槽的修补一般用量在1吨左右， 因此不可能为修补一个坑塘开启拌和设备。

而且由于成本原因，不是 每个高速公路管理单位都有自己的拌和设备如从周边购买拌和好的 沥青混合料，一是购买材料的规格不统一，不一•定都能适合沥青面层 修补；二是只有拌和场出料时，才能进行维修，不能满足高速公路养 护及吋性的要求该方法只适合交通量小，道路等级较低的路面，高 速公路应该避免使用2红外线热修补法优点：维修界面热粘结，维修质量较传统冷补法有保证缺点：①维修效率较低，一次性加热较浅，深度只有2〜4 cm实际 应用时，根据坑槽“浅洞深补”的维修原则，一般修补深度都在中面层 以上，即10〜12 cm,需要多次加热才能完成修补工作，降低了维修 效率；②加热温度不均匀，易烧焦表面沥青，影响维修质量根据维 修时的实测温度，加热lOmin后，上层沥青超过300C,而4 cm以下 沥青仅为60Co而且加热时间稍长就可能烧焦表面沥青，影响维修 质量在实际应用时，为保证维修质量，往往需将lcm左右的而层 去除③设备投入和维修成本相对较高3微波养护技术优点：（1）质量好微波技术修补路而，解决了传统冷挖补修补工艺的 弱接缝问题，使修补处的沥青混合料与原路面形成一个整体，连接更 加紧密，减小了出现病害维修中“补中补”的几率。

2）效率高微波加 热可在短时间内使物体的温度迅速提高，微波渗透力强，一次性加热 深度为8~16cm；加热均匀，根据机场路维修吋的实测温度，常温下 用微波加热15min后，上面层温度在110〜160C,中面层温度在 100-90C o因此，在修补路面时，该设备能有效缩短维修路面加热 时间，提高维修效率根据我们对坑槽修补实例的现场计算来看，一 般情况下，微波技术修补时间比红外线热修补时间缩短30%左右⑶用料省由于微波加热对沥青混合料性能的影响很小，不会产牛:红外 线加热修补法中沥青焦化现象因此，在维修路面时，只需在旧料中 添加适量的乳化沥青和新料，可继续使用，节约了用料成本⑷污染 少微波养护维修技术可对沥青混合料就地再生利用，减少了废料的产 生，保护了环境缺点：设备投入和维修成本相对较高综上所述，虽然微波养护技术的前期设备投入高，但其维修用料成本 较低，维修质量好，寿命周期长长期来看，使用成本还是较低的 由此可见，比较其他两种修补工艺，微波养护技术在维修的及时性和 快速性、维修质量的耐久性、用料成本的经济性等方面较好的满足了 高速公路养护维修的要求六、关于公路养护工程技术措施应用的儿个原则(1) 以道路全寿命周期理论为指导，根据道路的具体技术状况，在最 佳的吋间对合适的主体工程对象采取合理的技。