微波对集料的性能影响研究与分析

摘要:针对沥青路面出现的局部坑槽、网裂现象；基于微波对物质的加热是从物质分子出发的特点，且其对沥青混合料具有较强的敏感性；利用微波分别对时下在沥青路面最常用的三种集料进行加热，通过数据分析后,初步总结出微波加热沥集料温度与时间的线形关系以及对集料在175℃时的各力学性能影响的一般规律，从而为沥青路面养快速护修补提供理论现实依据。

关键词：道路工程；沥青路面；微波；集料；温度；力学性能

Abstract: According to the local pit, net of asphalt pavement crack phenomenon; microwave heating of material is based on characteristics of starting from the material elements, and the asphalt mixture has strong sensitivity; microwave respectively in three kinds of aggregate heating is the most commonly used asphalt pavement, through data analysis, summed up the initial the linear relationship of microwave heating asphalt aggregate temperature and time as well as the mechanical properties of materials at 175 ℃ on set, thereby raising fast support theory basis for asphalt pavement repair..

Key words: Road engineering; asphalt pavement; microwave; aggregate; temperature; mechanical property

中图分类号：U416

引言：随着改革开放的不断深入和国民经济的飞速发展，公路建设作为我国经济建设的重点项目，近二十年来得到了长足的发展。截至2011年末，我国公路通车总里程已经达到410.64万公里，高速公路里程也已达到了8.5万公里。由于沥青路面具有足够的力学强度和一定的弹性、塑性变形能力，有高度的减振性，行车平稳舒适、噪声低，且不扬尘等特点，已修和待建的高等级公路大部分为沥青路面，特别是高速公路，90%以上为沥青路面[1]-[2]。公路是暴露在大自然的带状工程结构物，它由于长期经受着日晒、雨雪、酷热、严寒和冻融，并承受着频繁交通瞬时动荷载的反复作用和车辆作用，不可避免地会出现各种各样的局部损坏，比如出现局部的坑槽网裂路用功能性破坏，而这种破坏往往会出现“多米诺”骨牌现象造成整个路面的破坏，直接影响道路的正常使用，这也是为什么我国沥青路面使用寿命往往还没达到设计年限就出现大面积损坏而要进行大的翻修，为了防止出现这种现象，我们一旦发现路面局部破坏就要及时、迅速地采取修补措施，这样可以延缓高速公路的破坏，延长公路的寿命，同时对社会和经济效益都有很大的作用。时下，对这种局部的破坏我们大部分还是采用沥青料填充路面破坏，使路面的路用性能恢复到初始状态。当前，主要采取冷拌修补和热拌修补这两种方法来处理这种局部破坏，然而这两种修补方法各有优缺点，都不能很好的经济适用的处理这类情况。

现在，我国交通部门的各级领导、专家也已认识到应该采用一种新技术运用到沥青路面局部破坏修补中的必要性和紧迫性。我们考虑将微波技术应用到沥青路面坑槽网裂等局部破坏的修补中。怎样利用热拌技术修补沥青路面的局部坑槽网裂破坏而又要避免以上传统修复技术中的不足之处，目前，在整个公路行业中都还没有一个非常行之有效的修补技术。近几年，随着我们对微波技术的了解，研究试验，发现微波对沥青混合料具有较强的敏感性。因此，我们考虑将微波技术应用到沥青路面坑槽网裂等局部破坏的修补中，这不仅是由于微波技术是一种热拌修补方式，而且其经济、环保、节能以及不受时间空间的限制，这对于我们时下国家提出的资源节约和环境友好型社会可持续发展的战略具有重要的现实意义[3]-[5]。

一、矿质混合料配合比组成设计

本文矿质混合料配合比拟采用沥青路面常用的连续密集配AC-13C型相同级配设计，其结果如表1与图1所示。

表1沥青混合料矿料级配

图1AC-13级配曲线

二、微波对集料性能影响研究分析

本文对所选取的闪长岩、玄武岩与石灰岩三种比较典型的路面集料进行了微波对它们作用后的较有代表性的力学性能：压碎值、磨耗值及坚固性进行试验研究[6]-[9]。由于沥青混合料拌和时所选集料的温度为175℃，而微波炉没有控温设备，因此，需要通过一系列的工作首先确定本微波炉加热集料的温度与时间的关系。工业微波炉采用由陕西省公路局、西安公路研究院与西安亚星土木仪器有限公司共同研发的工业微波炉，如图2所示，功率为3Kw，集料为微波炉装载最大量6Kg，微波对三种集料作用的温度与时间关系如表2～4与图3～5所示。

1/微波加热闪长岩时温度与时间的关系

图2 工业微波炉

表2 微波加热闪长岩时温度～时间记录表

图3微波加热闪长岩时温度～时间关系

由图3可知此微波炉加热闪长岩在300～480s之间时温度与时间成非常好的线性关系，当温度达到175℃时，时间为471s。2.微波加热玄武岩时温度与时间的关系

表3 微波加热玄武岩时温度～时间记录表

图4 微波加热玄武岩时温度～时间关系

根据图4可得到此微波加热玄武岩时，时间在300～480s之间时温度与时间成非常好的线性关系，当温度达到175℃时，时间为454s。

3.微波加热石灰岩时温度与时间的关系

表4 微波加热石灰岩时温度～时间记录表

图5微波加热玄武岩时温度～时间关系

由图5可确定本微波炉加热石灰岩在300～480s之间时，温度与时间成较好的线性关系，当集料温度上升到175℃时，时间为442s。

三、微波对集料力学性能影响研究

1.微波对集料压碎值性能影响研究

为研究集料抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度，以鉴定集料品质，采用《公路工程集料试验规程》（T 0316-2005）进行粗集料压碎值试验，以压碎值（%）表示。集料压碎值试验如图6所示，其结果见表5与图7所示

（a） 压碎后的集料（b）压碎值试验

（c）筛料

图6 研究集料压碎值试验

表5 集料压碎值记录表

图7微波对集料压碎值性能影响图