CN112323603B - 基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法 - Google Patents

基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及沥青路面修复技术领域，提供一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，包括以下步骤：判断施工沥青路面材料；选择电磁感应加热或者微波加热方式；通过机械臂调整加热单元位置，使其对准路面裂缝处；开始加热，并且启动冷却系统，通过红外传感设备进行温度监测，直至裂缝愈合。通过与设备连接的机械臂可以柔性实现对路面裂缝位置的作业，可以在复杂施工环境下进行施工作业，同时通过电磁加热与微波加热的自由切换，可以根据路面的材料性质选择不同的自愈合加热模式。本发明的加热施工方法可灵活调整，具有针对性，适应性，尤其适用于实现对不同路面的修复工作，具有较高的社会使用价值和应用前景。

Description

基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法
技术领域
本发明涉及沥青路面修复技术领域，具体涉及一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法。
背景技术
沥青路面由于具有表面平整无接缝、行车舒适和噪音小，以及施工便捷、养护时间短和易维护等优点，逐渐成为国内外高等级公路的主要路面形式，被广泛用于修建高速公路、机场跑道和桥面铺装等路面上。
但是在不断的使用中，沥青路面在受长期行车荷载、温度应力以及半刚性基层的反射裂缝等其他因素的作用，会产生裂缝、松散等病害。且现有的沥青路面养护和修复聚合物材料如防水剂、沥青再生剂等，会不同程度地影响路面的养护费用和使用性能。而自愈合修补是近年来投入运用的新技术，根据分子扩散理论，沥青材料裂缝的两个界面一旦接触，沥青分子就会开始互相扩散，直到裂缝完全闭合，力学性能得到恢复。但在自然条件下，这样的过程是十分缓慢的，因此需要人为加热来加快这一过程。为此，我们提出了一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决沥青路面的便捷修复问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，包括车体，所述车体的前部设有用于驱动车体行进的车头，车体上设置有大功率柴油发电机和通过机械臂结构实现可翻转调节的加热单元；
所述机械臂结构包括对称安装在车体上的立柱，且立柱上通过电动关节Ⅰ安装有机械臂Ⅰ，且机械臂Ⅰ的另一端上通过电动关节Ⅱ安装有机械臂Ⅱ，两个机械臂Ⅱ的另一端通过电动关节Ⅲ连接有加热单元；
所述加热单元包括由聚磁条和微波面板组成的基板，聚磁条上安装有用于励磁加热的励磁线圈，聚磁条的边缘安装有包覆励磁线圈的保护板,微波面板上安装有多个水冷磁控管，且多个水冷磁控管之间通过水冷管相连通，微波面板的边缘安装有包覆水冷磁控管的屏蔽罩，且水冷磁控管和励磁线圈上均开设有贯穿保护板侧壁的冷却水进水口和冷却水出水口，加热单元外壳上对称布置个散热风扇，基板的侧壁上对称安装有两个滑轨，且滑轨上滑动套设有滑块，两个滑块分别与两个电动关节Ⅲ相连接；
所述车体的下端通过液压推杆安装有水冷管对接平台，水冷管对接平台通过四根软管分别与冷却水进水口和冷却水出水口相连接，且水冷管对接平台内置有水泵；
包括以下步骤：
S1、判断施工沥青路面材料；
S2、通过机械臂结构将加热单元对准路面裂缝处；
S3、根据路面选择不同加热方式，调整加热单元的正反面；
S3-1、若路面含有软磁性颗粒、磁铁矿粉、石墨烯等较好吸收微波的材料时，选用微波加热模式；
S3-2、若路面含有金属等吸收电磁波的材料时，选用电磁加热模式；
S4、启动电源，对应路面的加热单元部分进行间歇式加热，感应加热处理，然后交替静置，开启愈合作业，同时通过水冷管对接平台和连接的软管对加热单元进行冷却，防止加热单元温度过高；
S5、打开启闭开关，通过红外测温设备监测沥青路面温度，保证沥青路面不被老化，直至沥青路面裂缝愈合；
S6、待沥青路面冷却至常温后，进行清扫工作，并对沥青路面进行振动压实，使修复路面达到规定的压实度。
优选的，所述步骤S3-1中，在加热之前，首先根据裂缝大小添加乳化沥青，若为细微的小缝则不加入乳化沥青，若为明显可见的大缝则均匀地加入适量的乳化沥青，同时提高加热速率确保在短时间内将沥青加热脱乳，将水迅速排出，让沥青迅速填补裂缝，连续加热直至裂缝愈合。
优选的，所述步骤S3-2中，在加热前先根据裂缝大小选择加入适量铁屑，若为细微的小缝则不加入铁屑，若为明显可见的大缝则在裂缝中由上到下递减的加入不同质量的铁屑，随后采取间歇式加热方法，用加热设备对裂缝加热时，加热一定时间后，停止加热，静置相同时间，再次加热，反复多次，直至裂缝愈合。
优选的，所述水冷磁控管列阵的管道表面包覆有隔绝微波材料。
优选的，所述车体的下端设有用于判断沥青路面上层和下层温度的红外传感设备，红外传感设备上设有启闭开关。
优选的，所述大功率柴油发电机上设有输出端倾斜向下设置的废气风道。
优选的，所述微波面板与屏蔽罩采用小电阻低导磁金属性材料等导磁率低且导电率高的外板作为屏蔽材料，聚磁条采用大电阻高导磁软磁性材料长方体软磁性板作为屏蔽材料。
优选的，所述步骤S3-1中，若路面含有软磁性颗粒、磁铁矿粉、石墨烯等吸收微波的材料时，加热单元选择微波加热模块，加热单元在机械臂结构驱动下使含有水冷磁控管的微波面板翻转对向路面。
优选的，所述步骤S3-2中，若路面含有金属等吸收电磁波的材料时，加热单元选择电磁加热模块，加热单元在机械臂结构驱动下使含有励磁线圈的聚磁条翻转对向路面。
优选的，所述步骤S5中，通过红外传感设备进行温度监测效果的判断，判断标准为：沥青路面上层温度是否低于80℃，且下层温度是否高于20℃，并观察沥青路面的裂缝愈合效果。
(三)有益效果
本发明实施例提供了一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，具备以下有益效果：
1.本发明拥有电磁感应加热与微波加热两种加热方式，通过自愈合装置内部的旋转轴进行电磁加热与微波加热的自由切换，能够应用于多种路面的自愈合施工，可以根据路面的材料性质选择不同的加热模式，加热方式可灵活调整，具有针对性，适应性强。
2.与传统自愈合装置施工方法相比，本发明在面对普通沥青路面时，首先判断裂缝大小，向明显可见的裂缝中加入适量的乳化沥青，乳化沥青破乳后可以迅速填补裂缝，有效地提高裂缝的自愈合率，同时水会在加热中蒸发，不会影响沥青路面路用性能。
3.与传统自愈合装置施工方法相比，本发明针对性的采取间歇式加热方法，当路面为含有钢纤维、废弃铁屑等材料的改性路面或者为钢桥面时，连续加热传热效果较差，容易造成梯度加热，同时加热时间过长易加热过度使路面老化，时间较短易造成愈合深度不够，间歇式加热使铺面受热更加均匀，确保热量的传递，有效克服连续加热的缺点，有效提高铺面自愈合率。
4.与传统自愈合装置施工方法相比，本发明在面对路面为含有钢纤维、废弃铁屑等材料的改性路面或者为钢桥面时，通过出风口排出的热风进行预热表面，提高能量利用率，有效改善梯度愈合现象，同时向裂缝中散入一定量的铁屑，可以在不过度影响磁场的情况下有效提高裂缝各层的自愈合率，在钢板传热的基础上，各层也产生一定量的热量，提高了能量的利用率。
5.本发明运用四个机械臂机构分别控制两个加热机构单元，在施工过程中，根据裂缝位置以及大小灵活调整加热单元的位置，可有效加热路边缘以及角落的沥青路面，可以确保加热单元处于裂缝位置正上方，提高自愈合率，并且可以根据裂缝的大小进行单元化加热，不造成能源浪费。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明中沥青路面加热车的侧视图；
图2为本发明中沥青路面加热车的加热单元展开模式(左半)和收起模式(右半)示意图；
图3为本发明中沥青路面加热车的机械臂结构示意图；
图4为本发明中沥青路面加热车的加热单元正面图；
图5为本发明中沥青路面加热车的加热单元反面图；
图6为本发明中沥青路面加热车的加热单元剖视图。
图中：1、车体；2、车头；3、大功率柴油发电机；4、废气风道；5、机械臂结构；5-1、立柱；5-2、电动关节Ⅰ；5-3、机械臂Ⅰ；5-4、电动关节Ⅱ；5-5、机械臂Ⅱ；5-6、电动关节Ⅲ；6、加热单元；6-1、滑轨；6-2、滑块；6-3、冷却水出水口；6-4、冷却水进水口；6-5、保护板；6-6、聚磁条；6-7、微波面板；6-8、屏蔽罩；6-9-水冷管；6-10、水冷磁控管；6-11、励磁线圈；6-12、散热风扇；7、启闭开关；8、红外传感设备；9、液压推杆；10、水冷管对接平台；11、软管。
具体实施方式
下面结合附图1-6和实施例对本发明进一步说明：
实施例1
基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，包括用于实施该方法的沥青路面加热车车体1，所述车体1的前部设有用于驱动车体1行进的车头2，车体1上设置有大功率柴油发电机3和通过机械臂结构5实现可翻转调节的加热单元6；
所述机械臂结构5包括对称安装在车体1上的立柱5-1，且立柱5-1上通过电动关节Ⅰ5-2安装有机械臂Ⅰ5-3，且机械臂Ⅰ5-3的另一端上通过电动关节Ⅱ5-4安装有机械臂Ⅱ5-5，两个机械臂Ⅱ5-5的另一端通过电动关节Ⅲ5-6连接有加热单元6；
所述加热单元6包括由聚磁条6-6和微波面板6-7组成的基板，聚磁条6-6上安装有用于励磁加热的励磁线圈6-11，励磁线圈6-11的边缘安装有保护板6-5,微波面板6-7上安装有多个水冷磁控管6-10，且多个水冷磁控管6-10之间通过水冷管6-9相连通，微波面板6-7的边缘安装有包覆水冷磁控管6-10的屏蔽罩6-8，且水冷磁控管6-10和励磁线圈6-11上均开设有贯穿保护板6-5侧壁的冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3，加热单元外壳上对称布置4个散热风扇6-12，基板的侧壁上对称安装有两个滑轨6-1，且滑轨6-1上滑动套设有滑块6-2，两个滑块6-2分别与两个电动关节Ⅲ5-6相连接；
所述车体1的下端通过液压推杆9安装有水冷管对接平台10，水冷管对接平台10通过四根软管11分别与冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3相连接，且水冷管对接平台10内置有水泵；
加热单元6的展开过程为，控制机械臂结构5将加热单元6展开至车体两侧外，滑块6-2移动至滑轨6-1中央位置，控制滑块6-2上的电动关节Ⅲ5-6使加热单元6翻转改变加热模式；
当使用电磁感应加热模式时，使装有励磁线圈6-11的一面朝向路面；当使用微波加热模式时，使装有水冷磁控管6-10的一面朝向路面；
翻转完毕后，滑块6-2移动至滑轨6-1距离车体8较远的一端并固定机械臂结构5，则继续移动加热单元6直至到达与水冷管对接平台10高度一致的工作位置，对接加热单元6与冷管对接平台10的冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3，水泵启动，循环水冷，防止加热单元6温度过高。
本实施例中，所述水冷磁控管列阵6-9的管道表面包覆有隔绝微波材料，能有效降低微波的溢出，减少对环境和人体的伤害。
本实施例中，所述车体1的下端设有用于判断沥青路面上层和下层温度的红外传感设备8，红外传感设备8上设有启闭开关7。
本实施例中，所述大功率柴油发电机3上设有输出端倾斜向下设置的废气风道4，对大功率柴油发电机3排出的废气余热进一步利用，辅助路面升温。
本实施例中，聚磁条6-6采用长方体软磁铁氧体作为屏蔽材料，可有效提高感应加热效率；所述微波面板6-7与屏蔽罩6-5的材质均为铝合金，可反射磁控管发射出的微波，大幅提高微波加热效率；通过聚磁与反射微波的方式，可在减少加热时间的同时提高沥青路面自愈合效率，解决传统设备加热速率慢，能源利用率低的问题。
实施例2
本发明提出了一种基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，包括以下步骤：
S1、判断施工沥青路面材料；
S2、通过机械臂结构5将加热单元6对准路面裂缝处；
S3、根据路面选择不同加热方式，调整加热单元6的正反面；
S3-1、若路面含有软磁性颗粒、磁铁矿粉、石墨烯等较好吸收微波的材料时，选用微波加热模式；
S3-2、若路面含有金属等吸收电磁波的材料时，选用电磁加热模式；
S4、启动电源，对应路面的加热单元6部分进行间歇式加热，感应加热处理，然后交替静置，开启愈合作业，同时通过水冷管对接平台10和连接的软管11对加热单元6进行冷却，水泵启动，循环水冷，防止加热单元6温度过高；
S5、打开启闭开关7，通过红外测温设备8监测沥青路面温度，保证沥青路面不被老化，直至沥青路面裂缝愈合；
S6、待沥青路面冷却至常温后，进行清扫工作，并对沥青路面进行振动压实，使修复路面达到规定的压实度。
本实施例中，所述步骤S3-1中，若路面含有软磁性颗粒、磁铁矿粉、石墨烯等吸收微波的材料时，加热单元6选择微波加热模块，加热单元6在机械臂结构5驱动下使含有水冷磁控管6-10的微波面板6-7翻转对向路面；
所述步骤S3-1中，在加热之前，首先根据裂缝大小添加乳化沥青，若为细微的小缝则不加入乳化沥青，若为明显可见的大缝则均匀地加入适量的乳化沥青，同时提高加热速率确保在短时间内将沥青加热脱乳，将水迅速排出，让沥青迅速填补裂缝，连续加热直至裂缝愈合。
本实施例中，所述步骤S3-2中，若路面含有金属等吸收电磁波的材料时，加热单元6选择电磁加热模块，加热单元6在机械臂结构5驱动下使含有励磁线圈6-11的聚磁条6-6翻转对向路面；
所述步骤S3-2中，在加热前先根据裂缝大小选择加入适量铁屑，若为细微的小缝则不加入铁屑，若为明显可见的大缝则在裂缝中由上到下递减的加入不同质量的铁屑，随后采取间歇式加热方法，用加热设备对裂缝加热时，加热一定时间后，停止加热，静置相同时间，再次加热，反复多次，直至裂缝愈合。
本实施例中，所述步骤S5中，通过红外传感设备8进行温度监测效果的判断，判断标准为：沥青路面上层温度是否低于80℃，且下层温度是否高于20℃，并观察沥青路面的裂缝愈合效果。
其他未描述结构参照实施例1。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，包括车体(1)，所述车体(1)的前部设有用于驱动车体(1)行进的车头(2)，车体(1)上设置有大功率柴油发电机(3)和通过机械臂结构(5)实现可翻转调节的加热单元(6)；
所述大功率柴油发电机(3)上设有输出端倾斜向下设置的废气风道(4)；
所述机械臂结构(5)包括对称安装在车体(1)上的立柱(5-1)，且立柱(5-1)上通过电动关节Ⅰ(5-2)安装有机械臂Ⅰ(5-3)，且机械臂Ⅰ(5-3)的另一端上通过电动关节Ⅱ(5-4)安装有机械臂Ⅱ(5-5)，两个机械臂Ⅱ(5-5)的另一端通过电动关节Ⅲ(5-6)连接有加热单元(6)；
所述加热单元(6)包括由聚磁条(6-6)和微波面板(6-7)组成，聚磁条(6-6)安装于微波面板(6-7)背面，聚磁条(6-6)上安装有用于励磁加热的励磁线圈(6-11)，聚磁条(6-6)的边缘安装有包覆励磁线圈(6-11)的保护板(6-5),微波面板(6-7)正面安装有多个水冷磁控管(6-10)，且多个水冷磁控管(6-10)之间通过水冷管(6-9)相连通，微波面板(6-7)的边缘安装有包覆水冷磁控管(6-10)的屏蔽罩(6-8)，且水冷磁控管(6-10)和励磁线圈(6-11)上均开设有贯穿保护板(6-5)侧壁的冷却水进水口(6-4)和冷却水出水口(6-3)，加热单元外壳上对称布置4个散热风扇(6-12)，基板的侧壁上对称安装有两个滑轨(6-1)，且滑轨(6-1)上滑动套设有滑块(6-2)，两个滑块(6-2)分别与两个电动关节Ⅲ(5-6)相连接；
所述车体(1)的下端通过液压推杆(9)安装有水冷管对接平台(10)，水冷管对接平台(10)通过四根软管(11)分别与冷却水进水口(6-4)和冷却水出水口(6-3)相连接，且水冷管对接平台(10)内置有水泵；
其特征在于，包括以下步骤：
S1、判断施工沥青路面材料；
S2、通过机械臂结构(5)将加热单元(6)对准路面裂缝处；
S3、根据路面选择不同加热方式，调整加热单元(6)的正反面；
S3-1、当铺面为普通沥青路面时，选择微波加热模式，并且在加热前根据裂缝的大小选择向裂缝中加入适量的乳化沥青，并且实时监控路面温度变化；
S3-2、当铺面为含有钢纤维、废弃铁屑材料的改性路面时或者为钢桥面铺装层时，选择电磁感应加热模式，加热前根据裂缝的大小向裂缝加入少量的废铁屑，再加入少量液体沥青，并且通过废气风道(4)的出风口排出的热风进行预热表面，加热方式选择间歇式加热；
S4、通过水冷管对接平台(10)和连接的软管(11)对加热单元(6)进行冷却，防止加热单元(6)温度过高；
S5、打开启闭开关(7)，通过红外传感设备(8)监测沥青路面温度，保证沥青路面不被老化，直至沥青路面裂缝愈合；
S6、待沥青路面冷却至常温后，进行清扫工作，并对沥青路面进行振动压实，使修复路面达到规定的压实度。
2.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于：所述步骤S3-1中，在加热之前，首先根据裂缝大小添加乳化沥青，若为细微的小缝则不加入乳化沥青，若为明显可见的大缝则均匀地加入适量的乳化沥青，同时提高加热速率确保在短时间内将沥青加热脱乳，将水迅速排出，让沥青迅速填补裂缝，连续加热直至裂缝愈合。
3.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于：所述步骤S3-2中，在加热前先根据裂缝大小选择加入适量铁屑，若为细微的小缝则不加入铁屑，若为明显可见的大缝则在裂缝中由上到下递减的加入不同质量的铁屑，随后采取间歇式加热方法，用加热设备对裂缝加热时，加热一定时间后，停止加热，静置相同时间，再次加热，反复多次，直至裂缝愈合。
4.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于，所述水冷管(6-9)的管道表面包覆有隔绝微波材料。
5.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于，所述车体(1)的下端设有用于判断沥青路面上层和下层温度的红外传感设备(8)，红外传感设备(8)上设有启闭开关(7)。
6.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于，所述微波面板(6-7)与屏蔽罩(6-8)采用小电阻低导磁金属性材料，聚磁条(6-6)采用大电阻高导磁软磁性材料。
7.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于：所述步骤S3-1中，若路面含有软磁性颗粒、磁铁矿粉、石墨烯吸收微波的材料时，加热单元(6)选择微波加热模块，加热单元(6)在机械臂结构(5)驱动下使含有水冷磁控管(6-10)的微波面板(6-7)翻转对向路面。
8.如权利要求1所述的基于电磁加热与微波加热的沥青功能铺面自愈合施工方法，其特征在于：所述步骤S3-2中，若路面含有吸收电磁波的材料时，加热单元(6)选择电磁加热模块，加热单元(6)在机械臂结构(5)驱动下使含有励磁线圈(6-11)的聚磁条(6-6)翻转对向路面。
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