基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法技术

本发明专利技术涉及沥青路面的微波加热方法，具体公开了一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法，包括以下步骤：步骤1，设计周期性材料：在第一介质板的二维平面上均匀周期排布谐振环，即得；步骤2，将所述周期性材料放置在沥青路面上，所述周期性材料与所述路面形成电磁超材料；步骤3，再在所述周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对沥青路面进行就地加热。本发明专利技术周期性材料能形成局部的、周期性的谐振区域，加强沥青路面附近分布的场强强度，增加热损耗能量，提高微波热转化效率，改善微波加热的均匀性。本发明专利技术对沥青混合料的加热回收再利用具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
方法领域本专利技术涉及沥青路面的微波加热方法，特别涉及一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法。背景方法在公路养护和维修方法中，沥青混合料就地热再生越来越受到关注。目前多采用明火、红外方法或者微波方法对沥青路面进行就地加热，使其软化以利于洗刨回收再利用，沥青混合料的就地热再生有利于废料处置、资源节约以及环境保护，其经济效益和社会价值十分可观。对现有沥青路面的加热是沥青就地热再生的关键方法之一。沥青路面在进行热再生前必须加热，使其能够在较短的时间里消耗较低的燃料，加热至所需要的温度，才能用于热再生；加热温度太低、路面软化程度不够、不宜耙松，并导致拌和温度太低，影响产品质量；反之，加热温度太高，旧沥青容易分解，导致沥青的老化、焦化，最终影响沥青混合料的路用性能。在多种加热热源和加热方式中，微波加热具有加热速度快、穿透能力强等优点，避免了沥青由于被过量加热而导致的老化和加热不均的现象，也有效避免了由于沥青组分挥发而造成的环境污染问题。近年来，研究人员通过在沥青路面喷洒混合乳化剂的方式，进一步提高了微波加热的效率，大大缩短了工作时间，使得大规模路面养护重铺成为可能。但是，微波就地加热沥青路面方法中，仍然存在诸多难点，主要有穿透深度过大、热转化效率低等缺点，这些严重制约了产业化发展。
技术实现思路
针对现有方法中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电磁超材料沥青路面微波就地加热方法，增加沥青路面的热损耗能量，提高微波热转化效率。为了达到上述目的，本专利技术采用以下方法方案予以实现。一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设计周期性材料：在第一介质板的二维平面上均匀周期排布谐振环，即得；步骤2，将所述周期性材料放置在沥青路面上，所述周期性材料与所述沥青路面形成电磁超材料；步骤3，再在所述周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对沥青路面进行就地加热。本专利技术的特点和进一步的改进为：步骤1中，所述谐振环为金属谐振环。步骤1中，所述谐振环的结构为平面螺旋型。步骤1中，所述谐振环的结构为微带阶跃阻抗型。步骤3中，所述驻波比的调节是通过设置在所述周期性材料和所述微波加热装置之间的透射板进行调节。进一步地，通过调节所述透射板与所述周期性材料之间的距离，调节驻波比至2以下。所述透射板包括第二介质板及均匀排布在所述第二介质板上的金属片。步骤3中，所述微波加热装置为天线辐射加热装置。优选地，所述微波加热装置为喇叭天线辐射加热装置。优选地，所述微波加热装置为功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置。与现有方法相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的周期性材料能形成局部的、周期性的谐振区域，加强路面附近分布的场强强度，从而大大增加沥青路面的热损耗能量，提高微波热转化效率，改善微波加热的均匀性。本专利技术的基于电磁超材料的沥青路面微波就地热再生方法对沥青混合料的加热回收再利用具有重大意义。附图说明下面结合附图对本专利技术进行进一步的描述。图1为本专利技术的一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热示意图；其中，a为沥青路面，b为周期性材料，c为透射板，d为微波加热装置；图2为本专利技术的一种谐振环的结构为平面螺旋型的周期性材料的结构示意图；图3为本专利技术的一种谐振环的结构为阶跃阻抗型的周期性材料结构示意图；图4为本专利技术的一种基于电磁超材料的沥青微波加热示意图；其中，b为谐振环的结构为平面螺旋型的周期性材料，c为透射板，d为喇叭天线辐射加热装置；图5为本专利技术的基于电磁超材料的沥青路面微波加热后的体损耗密度分布图；其中，A区域代表电磁能量强的区域；图6为本专利技术实施例中的对比试验1的试验效果图；图7为本专利技术实施例中的对比试验2的试验效果图；图8为本专利技术实施例中的对比试验3的试验效果图；图9为本专利技术的一种基于电磁超材料的沥青微波加热示意图；其中，b为谐振环的结构为平面螺旋型的周期性材料，c为透射板，d为功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置；图10为本专利技术的一种功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置的结构示意图，图中：1、磁控管；101、磁控管的天线帽一端；2、金属腔体；3、耦合圆台；4、螺旋天线；401、金属连接杆；5、支撑腿；6、通孔；7、支撑圆柱体；图11为本专利技术实施例的一种功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件表面的体损耗密度分布图，其中，volume loss den为体损耗密度，0、100、200为示意图的标尺，A为加热集中区域；图12为本专利技术实施例的一种喇叭天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件表面的体损耗密度分布图，其中，volume loss den为体损耗密度，0、100、200为示意图的标尺，A为加热集中区域；图13为本专利技术实施例的一种功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件内部的体损耗密度分布图，其中，volume loss den为体损耗密度，0、100、200为示意图的标尺，A为加热集中区域；图14为本专利技术实施例的一种喇叭天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件内部的体损耗密度分布图，其中，volume loss den为体损耗密度，0、100、200为示意图的标尺，A为加热集中区域；图15为本专利技术实施例的一种功分辐射一体化的螺旋天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件的温度三维立体分布图；图16为本专利技术实施例的一种喇叭天线辐射加热装置对沥青试件加热后沥青试件的温度三维立体分布图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例的附图对本专利技术的方法方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通方法人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法，包括以下步骤：步骤1，设计周期性材料：在第一介质板的二维平面上均匀周期排布谐振环，即得；步骤2，将所述周期性材料放置在沥青路面上，所述周期性材料与所述沥青路面形成电磁超材料；步骤3，再在所述周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对沥青路面进行就地加热。实施例1参考图1，图1为一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热示意图，周期性材料直接放置在沥青路面上，形成电磁超材料，再采用微波加热装置对其进行就地加热，从而达到软化沥青，进而进行沥青热再生的目的。本专利技术的电磁超材料具有吸波和谐振的特性，特定波长的电磁波辐射到与其波长尺寸相对应的电磁超材料上，会产生强烈的“束缚场”，将电磁辐射的能量“束缚”在电磁超材料附近，使辐射能量不会沿均匀无限大的地面继续传播，从而将大部分辐射能量留在5厘米左右的沥青有效层。同时，参考图2、图3，图2为谐振环的结构为平面螺旋型的周期性材料的结构示意图，图3为谐振环的结构为阶跃阻抗型的周期性材料的结构示意图；本专利技术的电磁超材料具有二维平面周期性，可以进一步改良辐射的均匀性，在铺有电磁超材料的加热区域形成均匀的电磁波辐射。具体地，本实施例的工作频率为2.45GHz，周期性材料中谐振环的结构为平面螺旋型，呈6×6阵列周期排布，整体周期性材料的尺寸为300mm×300mm，每一个结构单元的尺寸为50mm×50mm，条带圈数为6，条带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设计周期性材料：在第一介质板的二维平面上均匀周期排布谐振环，即得；步骤2，将所述周期性材料放置在沥青路面上，所述周期性材料与所述沥青路面形成电磁超材料；步骤3，再在所述周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对沥青路面进行就地加热。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁超材料的沥青路面微波就地加热方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设计周期性材料：在第一介质板的二维平面上均匀周期排布谐振环，即得；步骤2，将所述周期性材料放置在沥青路面上，所述周期性材料与所述沥青路面形成电磁超材料；步骤3，再在所述周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对沥青路面进行就地加热。2.根据权利要求1所述的基于电磁超材料的沥青路面微波就地热再生加热方法，其特征在于，步骤1中，所述谐振环为金属谐振环。3.根据权利要求1所述的基于电磁超材料的沥青路面微波就地热再生加热方法，其特征在于，步骤1中，所述谐振环的结构为平面螺旋型。4.根据权利要求1所述的基于电磁超材料的沥青路面微波就地热再生加热方法，其特征在于，步骤1中，所述谐振环的结构为微带阶跃阻抗型。5.根据权利要求1所述的基于电磁超材料的沥青路面微波就地热再生加热方法，其特征在于，步骤3中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，李楠，韩旭，付苍雨，樊小毛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61