微波加热处治路面车辙的关键技术要点

微波加热处治路面车辙的关键技术要点

左丽芳    刘欢

河南新诚公路技术有限公司

摘要：沥青混凝土路面出现车辙病害后，若采用传统热补法养护效果不理想。微波加热技术具有修补速度快、养护效果好等优势，将其用于路面车辙病害处治可取得良好的应用效果。本文在全面了解微波加热特点的基础上，结合工程案例，对沥青路面路用性能进行了检测，并根据车辙类型提出了相应的修复方案，以期提高路面的抗车辙能力。

关键词：微波加热技术；车辙；特点

引言

交通荷载作用下，沥青路面极易产生永久累积变形，即车辙病害。当沥青路面产生车辙病害，路面平整度、行车舒适性及安全备受影响。若一味采用传统的常规热补法进行养护，不仅无法有效利用废旧料，同时，还会加大养护成本、降低施工效率，且对交通影响很大。微波加热就地养护技术是一种新型路面车辙病害修复方法，其工艺流程简单、操作简便、节能环保，为此，在路面工程养护施工中开展微波加热技术应用研究具有重要的现实意义。

一、微波加热技术的特点

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。

表1   微波的主要特点

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，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、坑槽、裂缝等，其中车辙病害最为严重，经多方商议，最终决定采用微波加热法进行路面养护施工。

三、沥青混合料路用性能检测分析

1、高温性能

采用微波加热技术修复后的沥青混合料性能存有一定变化，针对其高温性能本文采用60℃车辙试验进行评定分析。车辙板试样尺寸为300×300×30mm，在车辙板上橡胶轮（0.7MPa压力）往返运动的频率为42次/min，测定其动稳定度。检测结果为修复前动稳定度为6500次/min，修复后为7600次/min，由此可见，沥青混合料经微波加热修复后，其动稳定度大幅提升。原因在于2点，第一，微波加热导致的老化问题并不严重，提升了抗变形能力。第二，沥青混合料微波加热之后，再次经碾压施工后，大幅降低了混合料的空隙率和密实度，同样会增强抗变形能力。

2、低温性能

在低温性能检测中，本文采用了低温弯曲试验，以-10℃为试验温度，250×30×35mm为试件尺寸，50mm/min为加载速率。修复前，弯拉应变为3500με；修复后，弯拉应变为2800με。沥青混合料经微波加热后，可大幅降低其低温性能。但相比现行规范要求2500με，修复后仍可满足规定。

3、水稳定性

当沥青混合料内部浸入雨水后，将会引发大量病害，增加水损坏程度。因此，本文针对水稳定性检测，采用了两种试验方法，即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验。

（1）浸水马歇尔试验。在60℃水内，将沥青混合料马歇尔试件浸泡2d，以此测取残留马歇尔稳定度。

（2）冻融劈裂试验。在真空条件下，浸泡试件15min，待恢复压力达到环境标准后，在水内在此浸泡试件30min，随后在冰箱低温条件下（-18℃）进行16h冷冻存放，之后取出试样，浸泡热水（60℃）1d。最后，在25℃水内放置试样2h，按照加载速率50mm/min进行试验分析。通过上述2项试验，可获取结果如表2所示。

             表2  浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果

由此可见，沥青混合料经微波加热处理后，将会影响混合料的水稳定性能。但整体来讲，降低幅度不大，仍可达到规范要求。修复后残留稳定度为82%，大于规范值≥80%，满足规定。修复后冻融劈裂强度比为84.2%，大于规范值≥75%，满足规定。

通过上述分析，沥青混合料经微波加热处理后，高温性能、低温性能、水稳定性均受到了一定影响，但均处于规范要求以内，具有可行性。

四、微波加热处治路面车辙的关键技术要点

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，合理选择微波加热法修复处治措施。

1、直接碾压技术要点

直接碾压工艺无需耙松施工，经室内试验可知，微波加热后，第一时间进行碾压整平施工，可补充压实环节基本上不会影响原路面结构，同时，还可对原路面结构进行有效利用，尤其是在大压实功条件下，将大幅降低混合料空隙率，且可提高路面密实度和抗变形性能。在压密型车辙处治中，可采用直接碾压工艺，具体施工技术要点如下：

第一，清理路面。施工前，准确确定车辙处治范围，并清理干净病害区域内杂物，保证路面洁净、无污染。

第二，加热处理。根据车辙深度确定加热方法，车辙深度在2.5cm以内，可采取直接加热方式，以便加快施工进度，减少对交通的影响。车辙深度在2.5cm以上，应先准确计算新料添加量，均匀摊铺新料，并通过微波加热设备进行路面加热处理，控制好加热深度，一般为10±2cm左右。若车辙深度过高，属于深层病害，可分层加热。

第三，深层处理。若车辙病害过于严重，需根据实际情况，做好深层处理。

第四，摊铺碾压。均匀摊铺，保证作业面平整。随后通过小型压路机进行压实处理，并作压实度检测，保证压实度满足设计要求。

2、耙松施工技术要点

沥青路面车辙病害处治当中，耙松施工法多用于失稳型车辙修复，其工艺流程为加热路面病害—耙松局部表面层—碾压施工。具体技术要点如下：

第一，病害区域清理。施工前，先准确确定车辙病害处理范围，并将病害处理区域内的杂物清理干净，保证作业面洁净、干燥、无污染。

第二，加热施工。待清理干净病害区域后，需及时通过微波法，对病害处理区域进行加热，保证加热温度满足设计要求。

第三，耙松施工。病害处理区域加热后，即可耙松软化后的沥青病害材料。

第四，喷洒乳化沥青。为了快速恢复病害处理区域内的沥青材料性能，可均匀喷洒适量乳化沥青材料，或者喷洒沥青再生剂。

第五，新料添加。详细认真查看病害区域内旧料实际情况，根据旧料缺少量，填充新混合料。

第六，摊铺整平。均匀拌合新旧料，随后进行摊铺整平施工。

第七，碾压施工。碾压施工，可根据施工现场具体情况合理选择压路机类型，一般可采取便携式小型压路机。

五、结束语

综上所述，沥青路面因其自身优势在公路工程建设中得到了广泛应用，然而，在行车荷载和自然因素的长期影响下，路面病害情况加剧，常见路面损坏形式包括坑槽、车辙、裂缝等，如何快速、有效修复路面病害，改善路面使用性能成为了当前亟待解决的问题。微波加热技术用于旧路病害养护维修，可大幅提高施工效率，且具有良好应用效果。

参考文献：

[1]顾海荣,董强柱.就地热再生过程中的沥青路面加热技术[J].中国公路.2017,(3).118-119.

[2]李善强,李浩.基于微波加热的沥青路面永久性坑槽修补工艺[J].广东公路交通.2016,(5).21-25.