沥青路面加热机加热方式研究

作者：陶清容 郭伟

来源：《科技视界》 2014年第16期

陶清容 郭 伟

（重庆交通大学 土木与建筑学院，中国 重庆 400074）

【摘 要】本文从工作原理和作业模式两个方面，对比分析了热风循环式沥青路面加热机和红外线辐射式沥青路面加热机。并对其工程实用性和优缺点进行了简单的阐述。

【关键词】热风循环式；红外线辐射式；路面加热机；沥青路面养护

0 引言

在就地热再生养护工程中，沥青路面的加热是第一道施工环节。合理的路面加热温度对施工起着重要的作用。因此，选择合适的路面加热方式对路面再生的质量有着最直接的影响。良好的加热方式不会造成沥青的进一步老化，而且方便后续铣刨作业的顺利进行及破碎旧沥青混合料，并可以尽量保证原路面级配,方便再生混合料级配调整得更加精确。沥青路面加热机应满足的要求：热效率高、有良好的燃料使用性；加热量足够并可调节，使沥青路面的加热温度满足沥青路面铣刨机施工要求。路面加热机结构简单、操作简便、经久耐用，具有良好的经济性；有完善的安全保护系统[1]。

1 沥青路面加热机分类

就地热再生设备沥青路面加热机按对路面的加热方式来分主要有如下三类。

1）热风循环式沥青路面加热机，典型设备为鞍山森远公司生产的SY4500型就地热再生机组。

2）红外线辐射式沥青路面加热机。代表设备为维特根、英达设备。

3）红外线热风并用式沥青路面加热机。

现阶段，国内各大养护单位的就地热再生设加热备主要有热风循环式加热机和红外辐射式路面加热机，因此本文主要分析对比这两种设备的作业模式。

2 热风循环式路面加热机

2.1 加热原理

热风循环式沥青路面加热机加热机理如下:加热机通过燃烧器燃烧柴油，以此加热燃烧室内的空气形成热风，热风通过加热装置板上的许多喷嘴高速地喷向沥青路面，加热路面。抽风机把加热的余气送回到燃烧室再次加热，循环使用，所以其热效率高，经济性好。通过在热风发生器的出口安装温度传感器检测热风的温度，实现自动控制燃油量。热风循环式加热机可以根据沥青路面加热的要求，在较宽的控制范围内设定燃油量，从而使它得到广泛应用[1]。

2.2 作业模式

由于沥青混凝土的特殊性，沥青路面不能持续的被加热，以免引起沥青的再次老化。当沥青路面达到一定温度时必须暂停受热。根据大量研究表明，就地热再生施工中路表温度最多不能超过180℃，该点被认为式沥青路面受热的临界点，超过该点后的沥青老化程度会急剧增加，其路用性能逐渐丧失。热风循环式加热机加热路面时，被燃烧柴油所加热后的高温热空气通过喷嘴，以一定的速度喷向路面。根据传热学中射流冲击换热模型，热风与沥青路表会形成较强的换热面，通过热交换后的沥青路面会逐渐升温，而后热量从表面慢慢渗向沥青路面内部。在加热机围板的作用下，使路面处于一个相对密闭的空间，该空间内部温度基本恒定，所以沥青路面受热均匀。但是沥青混凝土对热量的传递较慢，其对热传导不敏感，依靠热量自面层向下传递的时间过长，但是持续的对路表加热会导致沥青路面表面温度太高，而沥青路面内部温度不一定达到规范要求，因此需要采用多级加热，利用多台加热设备，并使加热机之间预留一定的间隙，人为的阻断热源持续对路面加热，使沥青路面受热时间相对增加，提高作业速度。

实际作业时，常常采用三台加热设备共同对路面进行加热，各台加热机的作用也不尽相同。采用三级加热的方式对路面进行加热时，第一台加热机主要功用是，快速烤干路面，蒸发掉网裂等裂缝中的水分。让旧路面达到一个比较均匀的高温状态，此时加热机产生的热风可以与路面形成一个较大的表面换热系数。第二台加热机的主要功用是，使热量从温度较高的旧路面表面往路面厚度方向扩散。以便铣刨面达到再生规范要求的70℃以上，该机组是加热质量的关键，此时路面温度与热风的温度差值相对较小，其传热系数也较第一次加热时减小，这时候加热机提供低热源持续对路面进行加热，使路表面维持在一定温度范围内的状态下，热量不断往厚度方向传递。第三台加热机的主要功用是实时动态的调整作业参数以保证路面达到一定的温度，保证较好的再生质量，且能一定程度上提高机组的作业效率。通过工程证明热风循环式加热机采用低热源分级对路面加热软化，使路面受热均匀，预热效果良好。

2.3 小结

热风循环式加热机，人为的预设了一个热量流动的封闭空间，热风也能循环使用，热利用效率高。同时避免了明火与沥青路面直接接触，不会引起路面烧焦、沥青碳化的现象，如果温度控制得当也不会引起沥青的进一步老化，最大限度的保留沥青的路用性能。整个施工过程中，在机械设备良好，各设备之间合理配合的情况下，加热机只需沿着施工方向作业，不用使设备往复行驶，造成操作麻烦，并且使现场存在交通安全隐患。但是整套设备体积庞大，施工时容易受到外界条件制约。当路段路基承载能力不好，桥涵通过空间较小或者树木等会限制该机组的有效使用。

3 红外线辐射式沥青路面加热机

3.1 加热原理

这种沥青路面加热机因为采用红外线辐射式加热器而得名。红外辐射加热适用于各种有机物、高分子物质和水等。沥青是高分子碳氢化合物和非碳氢化合物的混合物。沥青混合料在1μm—15μm红外波段范围内有强烈的吸收带，而且遵循远红外优于近红外、近红外优于可见光的规律。因此，应用远红外辐射技术加热沥青路面是完全可以的[2]。该设备的燃烧器位于加热机加热板处，每个燃烧器都有一条固定的进气线路，液化石油气通过该进气管进入燃烧器，在此燃烧并加入金属网，产生的红外线辐射到沥青路面，即可对路面进行加热[1]。

3.2 作业模式

国内应用该技术最多的养护机型为维特根公司生产的设备。加热机燃烧器通过燃烧丙烷加热金属网产生红外线加热路面。丙烷燃烧产生的热值极大，其能在金属网附近产生大量的红外线辐射路面。与热风循环式加热机不一样的是，其加热效率明显升高。当加热机对路面加热时，

一方面，沥青路面依靠自身的热传导能力，引导表面热量向下传递，使内部升温；另一方面，合适波长的红外线穿透沥青混凝土的能力极强，在红外线辐射的作用下，沥青路面内部也会迅速升温。因此采用该技术的加热机可以在较短的时间内使铣刨面达到规范要求的铣刨温度。

在实际施工时，一般采用两级加热的方式加热路面。第一台设备以较慢的工作速度沿施工前进方向作业，其主要用于预热路面，使路面受热均匀并处于干燥状态。第二台设备采用往复式作业的方式，在第一台设备和再生机之间往复作业，以在较短的时间内软化路面。

3.3 小结

采用该方式的沥青路面加热机的体积相对较小，操作灵活，通过性好，有更好的工程适应性，在三级及以下的沥青路面也可以很好的使用，使路面满足铣刨温度的时间段，再生速度快。但是，该设备燃烧器裸露于外界，热量不能很好的回收利用，热效率低；其燃烧的原料为丙烷，存在一定的安全隐患；作业时需要往复对路面加热加热，因此机械化施工组织水平较高，需要加热机之间相互配合，避免引起加热不均；容易烧焦路面，引起沥青的进一步老化，影响沥青路用性能。

4 结束语

沥青路面养护工程符合现阶段国家的国情，同时也符合节能、环保、可持续发展的时代主题。因此为了合理地进行施工配置、最大限度的节约能源，本文简单分析了两种沥青路面加热机的作业方式，并对其优缺点进行了阐述。以此希望为同行在实际施工时提供一定的帮助。

【参考文献】

［１］幕瑞华，陈勇，王树明．公路工程机械道路养护机械及压实机械[M]．东营:石油大学出版社，2005，3．

［２］单炜.远红外加热修补沥青路面的热平衡分析[J]．科技情报开发与经济, 2002，12(4):151-152.

［３］熊世陵，吴坚志，邓赟，等．中小型沥青路面再生机械的开发[J]．中国公路， 2006(4):116-117.

［４］刘静．沥青路面再生设备开发[J]．中国新技术新产品，2010(14):66-66.

［５］孙丽.沥青路面再生设备在高等级公路上的应用[J].价值工程，2010(18).

［６］曹立新.沥青路面再生设备开发研究[J].科技创新与应用，2012(8):152-152.

［责任编辑：薛俊歌］