微波是一種高頻電磁波,其頻率在300-300×10³MHz。通常,一些介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成,在微波電磁場的作用下,介質(zhì)中的極性分子從原來的熱運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而排列取向,分子間就會產(chǎn)生激烈的摩擦。在這一微觀過程中,微波能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱量,使介質(zhì)溫度升高,微渡加熱的效率只與2個因素有關(guān);微波電磁場的能量密度和被加熱材料內(nèi)部可動粒子的數(shù)量,微波產(chǎn)生的主要部件是磁控管,根據(jù)瀝青加熱所要求的功率可合理選用。
微波加熱的特點如下:
(1)加熱速度快。微波加熱是使加熱物質(zhì)本身成為發(fā)熱體,稱之為內(nèi)部加熱方式。不需要熱傳導(dǎo)的過程,內(nèi)外同時加熱。因此能在短時間內(nèi)達(dá)到加熱的效果。
(2)加熱均勻。常規(guī)加熱方法為提高加熱速度,就需要升高加熱溫度,容易產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。而微波加熱時,物體各部分通常都能均勻滲透電磁波,產(chǎn)生熱量,因此均勻性大大改善。
(3)節(jié)能高效。在微波加熱中,微波能只被加熱物體自身吸引而生熱,加熱室壁和加熱室內(nèi)的空氣 及相應(yīng)的容器都不會發(fā)熱,所以熱效率極高,生產(chǎn)環(huán)境也明顯改善。
(4)工藝先進(jìn)、易于控制。微波加熱只需有水,只要控制微波功率即可實現(xiàn)立即加熱或終止。微波加熱的熱慣性極小,若配用微機(jī)控制,則特別適宜用于加熱過程和加熱工藝的自動化控制。
(5)占地面積小。設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,養(yǎng)護(hù)施工現(xiàn)場占用道路面積較小,減少了對道路交通的干擾。
(6)選擇性加熱。微波對不同性質(zhì)的物質(zhì)有不同的作用。這一點對于瀝青路面的養(yǎng)護(hù)作業(yè)極為有利。因為水分子對微波的吸收較好,所以瀝青路面中含水量高的部位,吸收微波功率多于含水量較低的部位;路面中的水比其他路面材料吸收微波的能力強(qiáng),故水受熱高于其他路面材料,有利于水分溫度上升,促使水分蒸發(fā),對保證瀝青路面的修補(bǔ)質(zhì)量有利。
(7)改善勞動條件。微波加熱設(shè)備本身不發(fā)熱、不輻射熱量,所以大大改善了勞動條件。
(8)安全無害。微波能加熱瀝青混合料,不會產(chǎn)生有毒氣體和煙霧,因此不會污染環(huán)境,微波能加熱舊瀝青混凝土,只要瀝青混合料沒有完全老化,就可以使舊瀝青混合料再生。節(jié)約了瀝青和砂石材料,減少了浪費。無廢水、廢氣、廢物產(chǎn)生,也無輻射遺留物存在,其微波泄漏也確保大大降低,是一種十分安全的高新技術(shù)。
二、微波加熱技術(shù)在中小型瀝青路面綜合養(yǎng)護(hù)車中的應(yīng)用
隨著瀝青混凝土路面熱再生技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了兩種不同于傳統(tǒng)熱再生的加熱方式即微波加熱和紅外加熱。利用微波加熱瀝青混凝土路面是一種全新的熱再生技術(shù),與傳統(tǒng)加熱方式不同,微波能對材料物質(zhì)有較強(qiáng)的穿透力,能對被照射物質(zhì)產(chǎn)生深層加熱作用。而且微波加熱不需依靠熱傳導(dǎo)進(jìn)行內(nèi)外同時加熱,能在很短的時間內(nèi)穿透較深的瀝青混凝土路面,能同時均勻加熱。由于微波加熱和紅外加熱可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)加熱方法的一些不足,所以更適合于瀝青混凝上路面的現(xiàn)場熱再生。近年來微波加熱技術(shù)在道路維修中的應(yīng)用日益受到人們的重視,配備微波加熱技術(shù)的中小型瀝青路面綜合養(yǎng)護(hù)車得到迅速的發(fā)展,其中廣州美的威特公司已研發(fā)出產(chǎn)品并應(yīng)用于實踐,主要產(chǎn)品有252TA養(yǎng)護(hù)車(見圖1)、靈特142TB養(yǎng)護(hù)車等。
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本文提出一種新型綜合養(yǎng)護(hù)車,其主要特點是采用微波墻加熱,集瀝青混合料拌和、路面預(yù)加熱、銑刨裝置、坑槽清掃、廢料處理、填補(bǔ)壓實為一體,自帶銑刨機(jī)銑刨―微波加熱―碾壓輪壓實”的養(yǎng)護(hù)工藝。這是一種非常適合養(yǎng)護(hù)資金不充裕,但又能夠大幅提升養(yǎng)護(hù)效率的養(yǎng)護(hù)方法,比普通養(yǎng)護(hù)年效率提高了3~4倍,施工所需時間短。該機(jī)采用自帶的壓實機(jī)構(gòu),銑刨轉(zhuǎn)子(結(jié)構(gòu)如圖2所示)以液壓系統(tǒng)為動力,通過軟管與液壓系統(tǒng)連接。
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該機(jī)每次路面養(yǎng)護(hù)的施工時間約為:
確定已損路面并畫切割銑刨線/min 2
銑刨轉(zhuǎn)子銑刨并清除廢料/min 15
微波路面加熱/(min/次) 8
攤平壓實/min 6
總汁/min 31
新型綜合養(yǎng)護(hù)車的施工流程:
(1)啟動電源,將瀝青路面綜合養(yǎng)護(hù)車停靠到待修復(fù)路面附近,啟動發(fā)電機(jī)。
(2)放下微波路面加熱墻,對準(zhǔn)路面病害位置,設(shè)定加熱時間,開始加熱。
(3)利用養(yǎng)護(hù)車后帶的銑刨轉(zhuǎn)子銑刨確定的已損路面。
(4)將銑刨后的廢料鏟裝在養(yǎng)護(hù)車后部的廢料箱里。
(5)將預(yù)制好的瀝青混合料放入加熱箱內(nèi),設(shè)置加熱時間進(jìn)行加熱(輔料可提前加熱,以節(jié)省時間)。
(6)除去加熱后路面病害處表面被污染的瀝青混合料,噴灑乳化瀝青。
(7)用瀝青混合料填補(bǔ)并攤平。
(8)使用自帶壓實機(jī)對路面進(jìn)行壓實,修復(fù)工作結(jié)束。
微波加熱新型綜合養(yǎng)護(hù)車以其適用性和經(jīng)濟(jì)性,在高等級公路養(yǎng)護(hù)中必定會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,應(yīng)用前景廣闊。
但微波加熱也有其局限性,主要表現(xiàn)在:
(1)微波加熱要求電能較大,在電能緊缺的地區(qū)受到限制。
(2)由于微波對人體有損害,在設(shè)計加熱容器時應(yīng)考慮抑制微波泄漏問題。
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