微波加热在岩土工程中的应用.pdf

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1、第52卷第3期地质与勘探Vo1．52NO．32016年5月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NMay．2016微波加热在岩土工程中的应用胡龙，陈海军，王斯海(1．南京水利科学研究院，江苏南京210029；2．河海大学土木与交通学院，江苏南京210029)[摘要]介绍了微波具有的特性以及微波加热原理，包括偶极极化、离子导电和界面极化三种机制。综述了微波加热技术在岩土工程领域的相关应用，例如快速测定土的含水量、处理固体废弃物、破碎岩石等，概述了该技术在融解冻土、淤泥土脱水、公路再生沥青修复技术方面的成果，并且提出微波加热技

2、术可应用于减少有机土有机物含量、加热快速固结软土，以及微波加热研究的具体方向，期望能推动微波加热技术在岩土工程领域的推广。[关键词]微波加热岩土高效应用[中图分类号]P633；P642[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2016)03—0570—06HuLong，ChenHai-jun。WangSi-hai．Applicationofmicrowaveheatingingeotechnicalengineer-ing[J]．GeologyandExploration，2016，52(3)：0570—0575．身特

3、性(Metaxaseta1．，1983；Gabrieleta1．，1998)，0前言包括介电常数、介质损耗系数、组成性质、含水量和微波是指频率范围在300MHz一300GHz内的电比热等。当微波被介质吸收时，介质会被加热。在磁波(Pozar，1998)，其波长在1mm～1m间，具有波目前为止，对于微波加热机理，主要有偶极极化、离粒二象性。微波技术起源于20世纪初，最初应用于子导电和界面极化这三种机制(Mingoseta1．，通讯领域，二战后迅速发展，逐渐从军用需求向生产1997)：第一种机制是在高频振荡的微波场作用下，领域过

4、渡(赵宝亮等，2007)。微波加热，相比于传被加热物体内的极性分子原本沿电场方向定向排统加热，具有物体内加热效率高，加热均匀等优点，列，电磁场变化速率很快导致这些分子高速摆动而其应用极其广泛(曲世鸣等，1999)，主要应用于工发生分子间相互碰撞，使这些分子运动平均动能急业、医学、科学、食品业等。而在岩土工程领域的应剧变大，宏观上即表现为温度升高；第二种机制是振用鲜有探讨。近十几年的研究表明：微波加热以其荡电磁场使导体内电子或离子移动而产生电流，电快速加热、选择性加热、易于控制、高温等优点，在处流通过内电阻而产热；第三种机制是

5、界面极化，可以理岩土工程一些工程问题上，提供了新的思路和方看成是以上两种机理的综合作用。当被加热系统是法，具有广阔的应用前景。绝缘体内包含导体材料时，便成为一种微波吸收材料。在微波场作用下，导体材料发生偶极极化作用，1微波加热原理而绝缘体相当于极性溶剂，对这些极性分子产生阻微波是一种电磁波，具有波动特性，包括反射、碍，由于振荡场作用，这些阻碍力导致离子运动存在透射、衍射、干涉及能量传输等，广泛应用于农业、工相位滞后，使离子杂乱运动而产生热量。业、医学等民用领域(Reneta1．，1998；Drouzaset从以上微波的加热机

6、理可知，微波加热具有其a1．，1999)。在传输介质过程中，依据介质的不同，优点，而传统加热方式主要是传导、对流和辐射，热微波会被介质反射、穿透或者吸收，比如微波能穿透源一般都是从物体表面加热至物体内部，具有加热硫磺，会被铜反射，而能被水吸收，这取决于材料自不均匀的特点。而微波加热技术是通过激发高频电[收稿日期]2015—12—29_[修订日期]2016—04—06；[责任编辑]陈伟军。[基金项目]中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金重大项目(Y315009)、宁波市交通运输委员会科技计划项目(201302)联合资助。

7、[第一作者]胡龙(1991年一)，男，在读硕士生，现进行岩土工程测试技术方面的研究。E-mail：631016810@qq．corn。570第3期胡龙等：微波加热在岩土]二程中的应用磁波，瞬间穿透整个被加热物体，把能量传播到被加在国内，微波测定土含水量的发展比较缓慢，但热物体内部，使能量转化为热能，实现物体的均匀加也有相关学者取得了满意的成果。因微波炉设备的热。相比于传统加热，微波加热有如下特点(林群成熟性、功率可调性等，学者们大多利用微波炉设备慧，2012)：提供微波场，对土体进行加热，同时采用恒温烘干(1)瞬时加热性：热

8、量瞬间产生于物体内部，热法，进行对比，来探究微波加热测定土含水量的可行效率高；微波能量集中于被加热物体本身，热惯性准确性与规律性。李祯祥等(2000)用微波法和烘小，能量转化率高；干法对某土石坝心墙填筑土料的含水量进行测定，(2)选择加热性：被加热物质因其介电性质不并以烘干法为标准进行比较