張雷鳴

摘 要：【目的】研究微波養(yǎng)護車在坑槽修補中的應用?！痉椒ā恳云胀▏〉廊粘ｐB(yǎng)護坑槽修補為工程背景，采用室內模擬與現(xiàn)場應用的方法對微波養(yǎng)護車的關鍵技術參數(shù)及技術亮點進行研究?！窘Y果】探明了微波坑槽修補的作用機理，提高了熱挖熱補的界面黏結強度，計算得出微波輻射值平均為0.57 mW/cm?，安全環(huán)保。依托徐州S344新徐大道進行微波養(yǎng)護車坑槽修補應用，坑槽修補可節(jié)約時間15 min，可實現(xiàn)快速恢復交通?！窘Y論】研發(fā)的JCM100E微波熱風養(yǎng)護車在蘇州、徐州等地區(qū)開展了工程應用，提高了公路養(yǎng)護管理水平。

關鍵詞：JCM100E微波養(yǎng)護車；瀝青路面；坑槽修補；效益分析

中圖分類號：TU312.1? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1003-5168（2024）06-0070-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.06.014

Application of Microwave Maintenance Vehicle in Repairing Pits on

Asphalt Pavement

ZHANG Leiming

（Nanjing Public Engineering Construction Center， Nanjing 210019， China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to study the application of microwave curing vehicles in pit repair.[Methods] Based on the engineering background of daily maintenance pothole repair of ordinary national and provincial highways， the key technical parameters and technical highlights of microwave maintenance vehicles are studied by means of indoor simulation and field application. [Findings] The mechanism of microwave pit repair has been explored， and the interfacial bonding strength of hot excavation and repair has been improved. The average microwave radiation value calculated is 0.57 mW/cm?， which is safe and environmental-friendly. Relying on the S344 Xinxu Avenue in Xuzhou， a microwave maintenance vehicle was applied to repair the pit and groove. The pothole repair can save 15 minutes and achieve rapid traffic recovery. [Conclusions] The JCM100E microwave hot air maintenance vehicle developed has been applied in engineering projects in Suzhou， Xuzhou， and other regions， improving the level of highway maintenance management.

Keywords： JCM100E microwave maintenance vehicle; asphalt pavement; pothole repair; benefit analysis

0 引言

瀝青路面作為典型的路面結構，在服役周期內會出現(xiàn)不同類型的病害，嚴重影響人們的出行，其中坑槽在瀝青路面服役早期頻發(fā)。謝會申［1］對坑槽的形成原因與關鍵修補技術進行了研究。常見的坑槽修補材料有熱拌和冷拌混合料，其中冷拌混合料有磷酸鎂水泥、冷補瀝青混合料，熱拌混合料有環(huán)氧樹脂RAP材料、熱拌瀝青混合料等［2-5］。王超群和原磊［6-7］圍繞坑槽產生的原因、破壞機理以及相應的修補方法進行研究，研究提出主要坑槽修補工藝有熱挖熱補和冷切冷補技術。針對傳統(tǒng)坑槽修補工藝存在的問題，微波坑槽修補技術應運而生。王鍇［8］研究了微波敏感材料在坑槽修補中的應用，研究發(fā)現(xiàn)微波加熱5 min混合料溫度可達到130 ℃，加熱效率顯著。劉春生等［9］對微波加熱技術中的加熱深度、加熱效率等關鍵技術進行研究，提出了坑槽修補工藝。王健等［10］基于微波加熱技術，分析了微波坑槽修補在高等級公路瀝青路面中的應用效果。

針對傳統(tǒng)坑槽修補存在的接縫、水損害頻發(fā)情況，本研究依托徐州S344新徐大道微波坑槽修補工程，對JCM100E微波養(yǎng)護車養(yǎng)護工藝進行研究。

1 JCM100E微波養(yǎng)護車

針對公路瀝青路面水損害引發(fā)的坑槽類病害，為提高路面養(yǎng)護質量和達到快速開放交通的目的，項目組聯(lián)合徐工研發(fā)了JCM100E微波養(yǎng)護車，該設備由底架、加熱攪拌系統(tǒng)、熱瀝青系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。①加熱攪拌系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對瀝青混合料進行均勻加熱、攪拌，施工時應設置熱風循環(huán)加熱，提高熱能利用率，減少煙塵排放，料倉外壁應設置保溫層。設置除塵裝置，減少加熱攪拌過程中的煙塵排放。②熱瀝青系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有加熱、儲存、噴灑瀝青功能，設置兩路瀝青出口，一路進入加熱系統(tǒng)，以滿足在加熱過程中添加熱瀝青，另一路通過電加熱軟管把瀝青噴灑到坑槽中。③上料系統(tǒng)。其具有自動上料功能，上料斗容積>200 kg。④電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)整臺設備的智能化運行，具有關鍵參數(shù)自動檢測、自動控制、故障報警、連鎖保護等功能。JCM100E微波養(yǎng)護車的主要技術參數(shù)見表1。

2 關鍵技術亮點

2.1 工作機理

微波養(yǎng)護車坑槽修補時，其發(fā)射的電磁波到達路面后，由于傳導介質（外部環(huán)境與材料）的阻抗不同，一部分電磁波會率先在路面表面發(fā)生反射，一部分則進入到路面的內部隨著面層材料內部的結構或自身性質的影響而被吸收或轉換成其他形式的能量而損耗，剩余部分則透過材料繼續(xù)進行傳遞。由于瀝青不吸收微波，依靠骨料間接加熱，微波產生的能量主要由集料吸收，通過熱傳導加熱瀝青，使得面層混合料松散，避免了瀝青老化、烤焦現(xiàn)象，實現(xiàn)無煙和綠色環(huán)保。

要使路面材料吸收電磁波必須同時具備兩個條件：①當電磁波射到路面時，電磁波進入路面內部，而不是被反射；②當電磁波進入路面內部時，電磁波需被快速的吸收，路面材料應滿足衰減匹配，具有較高的電磁損耗特性。因此，為提高微波坑槽修補的效率，可在冷補料中添加微波敏感材料，從而提高微波養(yǎng)護車的工作效率。

2.2 高效環(huán)保，無損養(yǎng)護

相較于傳統(tǒng)的加熱方式，采用微波養(yǎng)護車坑槽修補方式具有穿透能力強、加熱均勻性好、路面各結構層溫度梯度小等優(yōu)勢，避免了傳統(tǒng)加熱導致的瀝青老化和環(huán)境污染問題。

2.3 熱挖熱補，界面黏結強度高

微波養(yǎng)護車坑槽修補采用熱挖熱補的工藝，微波就地加熱原路面及新加瀝青混合料，施工工藝簡單、環(huán)保性好，同時，新加入的微波敏感瀝青混合料能夠有效地與坑槽周圍充分黏結，黏結力比傳統(tǒng)修補工藝提高了50%左右，熱補與冷補接縫強度對比如圖1所示。

2.4 安全可靠

微波養(yǎng)護車在坑槽修補過程中對微波加熱墻工作過程中的微波輻射情況進行測試，微波輻射值平均為0.57 mW/cm?，微波泄漏遠小于《作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準》（GB1043—89）要求的5 mW/cm?，具有較高安全性。微波養(yǎng)護車的微波發(fā)射腔周邊配備微波防泄漏裝置，可有效避免微波輻射范圍的擴散，微波輻射值與家用電器差不多，確保了設備的使用安全。

3 工程應用

3.1 工程概況

S344新徐大道作為徐州市省道，貫通徐州市的重工業(yè)基地，由于物流貿易發(fā)達，重型車輛較多，瀝青路面損壞嚴重，遇雨水天氣，坑槽量銳增，如何對坑槽類進行修補成為養(yǎng)護管理單位面臨的難題。

在S344新徐大道日常養(yǎng)護中，其坑槽修補的工程量為1 500 m2/年，養(yǎng)護經(jīng)費80萬元/年，傳統(tǒng)養(yǎng)護模式為坑槽冷補，養(yǎng)護質量較差，易出現(xiàn)屢修屢壞、屢壞屢修的情況。針對坑槽類病害的修補，項目組將微波養(yǎng)護車進行了工程應用，并對養(yǎng)護效果進行了經(jīng)濟效益評價。

3.2 微波養(yǎng)護車坑槽修補工藝

微波養(yǎng)護車應用于坑槽修補的施工流程為：施工前準備—施工控制區(qū)設置—清理坑槽—噴乳化瀝青—添加新料（微波輔助加熱填料）—微波加熱—耙松整平—碾壓—開放交通，具體步驟如下。

①施工前準備。材料要求準備：冷拌瀝青混合料、乳化瀝青；設備（工具）準備：微波綜合養(yǎng)護車、耙子、紅外線測溫儀、三米直尺、鐵鍬、掃帚等；人員準備要求：交通安全疏導員、工人、操作手等；天氣要求：室外氣溫低于10 ℃，雨雪天氣不宜進行坑槽修補工作。

②施工控制區(qū)的設置。按交通規(guī)范要求設置警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、作業(yè)區(qū)、下游過渡區(qū)、終止區(qū)等控制區(qū)，控制區(qū)布設安全警示標志，由專人指揮交通。

③清理坑槽。按照“圓洞方補、斜洞正補”的原則，確定坑槽的修補范圍，并將坑槽清理干凈。

④噴灑乳化瀝青。根據(jù)坑槽維修范圍，計算乳化瀝青的用量，將乳化瀝青均勻灑布于坑槽四周和坑槽底部。

⑤添加新料。待乳化瀝青破乳后，將適量的預制冷料（微波輔助加熱填料）添加到坑槽內，將預制松散冷料均勻攤平。

⑥微波加熱。將加熱墻從微波綜合養(yǎng)護車上移出、放平，將微波加熱墻對準坑槽，通過控制面板設定坑槽修補面積，啟動微波裝置對路面進行加熱，直至路面溫度在130～160 ℃之間。

⑦耙松整平。移開微波加熱墻，采用鐵鍬將松軟的瀝青混合料均勻耙松，處置深度為5～10 cm，耙松整平過程中，應保證混合料均勻，避免集料離析。

⑧碾壓。對平整好的坑槽進行碾壓，碾壓順序為由邊緣向中間，確保接縫位置的平整度較好，壓實度應大于96%。

⑨開放交通。待鋪筑好的混合料溫度與原路面溫度相同時，便可開放交通。

4 綜合效益分析

4.1 坑槽修補工序對比

將微波坑槽修補和傳統(tǒng)冷切熱補工序時間差異進行對比，相關數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，采用微波養(yǎng)護車進行坑槽修補時，單個坑槽修補時間為35 min，而采用傳統(tǒng)冷切熱補進行坑槽修補時，單個坑槽修補時間為50 min。將微波養(yǎng)護車應用于坑槽修補可節(jié)約時間15 min，并可快速恢復交通。

4.2 與傳統(tǒng)道路養(yǎng)護車對比

將微波養(yǎng)護車與傳統(tǒng)道路養(yǎng)護車應用于坑槽修補工作的情況進行對比分析，見表3。

綜合傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護車與微波養(yǎng)護車工作性能對比情況可知，使用瀝青路面微波養(yǎng)護車進行坑槽修補，可顯著降低養(yǎng)護施工成本，增加施工環(huán)保性，縮短施工周期，降低勞工強度，提高路面養(yǎng)護質量，延長路面使用壽命。

通過本項目的實施，可實現(xiàn)微波熱風復合加熱技術在瀝青路面大面積病害快速養(yǎng)護領域的工程應用。進行修補工作時，將微波熱風雙熱源輸入，可有效避免瀝青的烤焦老化現(xiàn)象，實現(xiàn)舊料的高效高質量再生。該施工方式綠色環(huán)保，瀝青煙氣、粉塵的排放量??；靜音發(fā)電機組使用，滿足夜間施工的環(huán)保要求。上述措施的實施，有利于實現(xiàn)舊料的高效高質量再生，使瀝青道路養(yǎng)護技術向綠色、環(huán)保、高質方向推進，實現(xiàn)瀝青路面病害的高質量養(yǎng)護，推動瀝青路面綠色施工技術的發(fā)展。

JCM100E微波養(yǎng)護車集成了獨創(chuàng)微波加熱、高效均勻攪拌、高效環(huán)保等技術，具有綠色環(huán)保、安全可靠等特點。該產品在蘇州、呼和浩特、長春、徐州、錦州等地區(qū)開展了工程應用和施工演示，得到了用戶的廣泛認可，普遍認為該設備坑槽修補質量好、施工效率高、施工環(huán)保、操作方便、安全可靠，能夠很大程度減少養(yǎng)護成本，提高公路養(yǎng)護管理水平。

5 結論

本研究針對坑槽修補出現(xiàn)的問題，依托S344新徐大道日常養(yǎng)護工程微波養(yǎng)護車開展坑槽修補工作，通過對微波養(yǎng)護車養(yǎng)護工藝進行綜合效益評估，主要得出以下結論。

①通過微波坑槽修補，界面黏結力提高50%，微波輻射值平均為0.57 mW/cm?，安全環(huán)保。

②微波熱風養(yǎng)護車應用于坑槽修補可節(jié)約時間15 min，可快速恢復交通。微波加熱，可避免瀝青老化，同時使用靜音發(fā)電機組，也滿足夜間施工的環(huán)保要求。

參考文獻：

［1］謝會申.瀝青混凝土路面坑槽形成原因及修補關鍵技術［J］.四川水泥，2021（6）：49-50.

［2］鞠鵬，王浩，丁寅南.瀝青路面坑槽修補材料研究現(xiàn)狀分析［J］.內蒙古公路與運輸，2021（5）：43-46.

［3］孔令紳，李雪萍，馮志強.修補坑槽用冷補瀝青混合料路用性能研究［J］.河南科學，2021，39（3）：460-465.

［4］葉祺.磷酸鎂水泥在路面坑槽快速修補中的應用［J］.交通世界，2022（36）：23-25.

［5］韓贛.環(huán)氧樹脂RAP材料設計及其在瀝青路面坑槽修補中的應用研究［D］.長沙：長沙理工大學，2023.

［6］王超群.高速公路瀝青路面養(yǎng)護坑槽修補工藝［J］.交通建設與管理，2022（2）：86-87，139.

［7］原磊.高速公路路面坑槽修補技術及應用實踐［J］.四川建材，2022，48（11）：157-158.

［8］王鍇.微波響應型瀝青路面坑槽快速修補材料研究［J］.公路，2021，66（10）：385-389.

［9］劉春生，冷陸游.微波加熱技術在坑槽修補中的應用［J］.市政技術，2023，41（1）：42-46.

［10］王健，吳雨楓.基于微波加熱的瀝青路面坑槽熱再生修補施工技術應用［J］.交通世界，2021（28）：35-36.