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□ 杨 瑾
微波加热沥青混合料,是一种全新的加热方式,与通常的红外线加热、热风传导等加热方式完全不同。微波加热是通过磁场的变化,使被加热物体中的极性分子做轮摆运动,产生类似摩擦的作用,使物体本身成为发热源,从而达到加热的效果。这种加热方式无需传导介质,物体本身就是热源,通常的加热效率可达80%~90%,基本没有热量上的损失。
由于沥青中几乎没有极性分子,所以微波加热不能直接加热沥青。而是通过加热沥青混合料中的集料,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交通部颁发规范(JTG F40—2004)要求的温度。而红外线加热沥青混合料是通过热辐射的方式,路面表面温度可高达300 ℃,远超过加热沥青混合料不高于190℃的要求。
微波加热好的沥青混合料温度下降慢,而采用红外线加热、热风传导等加热方式加热的沥青混合料,温度下降的速度要快得多。原因是红外线等加热方式是通过加热沥青混合料的表面,再向集料内传导热量加热集料,通常情况下,集料的内部温度不如外部温度;停止加热后,外部的热量损失没有得到内部热量的补充,使得沥青混合料的温度下降很快。而微波加热是内外同时加热,内外温度一致,在停止加热后,集料内部的热量还能较长时间地补充外部的热量损失,从而使得沥青混合料温度下降速度减慢。为了避免出现温降过快这种情况,热风加热等加热方式都要求加热时间不得少于4 h,才能使沥青混合料的内外温度比较一致,但是由于长时间加热,会出现一种影响沥青混合料性能的现象,即沥青老化。
沥青作为一种感温性材料,对温度的变化很敏感,过高的温度(170~190 ℃)会使沥青老化,长时间在高温下(80 ℃以上)加热也会使沥青老化。此结论可通过沥青混合料人工加速老化试验方法得知。而微波加热的应用,可以大幅度降低沥青老化的程度。
威特与公路系统的权威院校长安大学合作,进行微波加热与红外线加热试验研究。试验用微波加热仪器为威特研发的路面加热器和辅料加热箱,路面加热器用于加热路面病害处,辅料加热箱用于加热冷沥青混合料以填补路面开挖处。红外线加热器采用石英加热管,功率为9 kW。试验重点是微波加热的最佳深度与有效深度;微波加热后沥青混合料性能变化;红外线加热后沥青混合料性能变化;微波加热与红外线加热后沥青老化程度对比试验。试验用安山岩作为粗集料, SBS I-D改性沥青,混合料级配使用AC-13粗型。
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