0 引 言
我国沥青路面经过20多年的使用，已陆续进入大修、翻建周期。据交通运输部下发的489号文件《关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》统计，2012年我国仅干线公路大中修工程，每年产生沥青路面旧料已高达1.6亿吨
［1］，其蕴含着巨大的经济价值与社会效益，对其大量的废弃不仅造成资源的极大浪费，而且也给生态环境带来巨大压力。与之对应的是，我国公路每年新增里程超过10万km，沥青路面建设消耗优质砂石料近4.5亿吨，整个道路结构消耗天然砂石料高达30~40亿吨，道路的建设和维修养护消耗石油沥青2 200~2 400万吨。每年仅拌制沥青混合料就要排放CO
2约648万吨，还会产生大量的苯可溶物、苯并［a］芘等致癌物和巨量的PM10及PM2.5，对自然和生态环境造成严重破坏
［2］。为了实现公路绿色可持续发展，沥青路面回收料（RAP）的再生利用问题迫在眉睫。
然而，目前我国公路路面材料循环利用率仅有约40%，而发达国家超过90%
［2，3］。可见，我国对RAP的高效再生利用严重不足，而石油沥青、石料等作为不可再生资源获取的成本越来越高。在资源日益紧缺，环保要求日益提高的背景下，如何高效高价值再生利用RAP已是我国交通行业亟需研究的课题，也是国家支持的重点研究方向之一。从2007年始，为推动公路路面材料的循环利用，国务院、交通部、财政部、国家税务总局等先后出台了多项政策，提出以推进绿色集约循环发展，建设绿色交通，落实“碳达峰”目标任务，推进沥青混合料用再生料工程。2022年4月，交通运输部再次下发《“十四五”公路养护管理发展纲要的通知》（交公路发〔2022〕46号）要求：到2025年，要实现高速公路、普通国省道沥青路面材料循环利用率分别达到95%、80%以上的目标。加快推进公路路面材料的循环利用，对促进公路交通事业可持续发展，节约资源、降低排放及保护环境具有重要意义。厂拌热再生方式可获得更高质量的再生沥青混合料，是推进公路路面材料的高效、高价值循环利用的重点研究方向。但是，依然存在RAP的掺配率低、设备粘料、沥青加热老化等突出问题，严重制约着RAP的再生利用，究其原因，主要与RAP的加热过程与方式有关。
1 沥青混合料加热再生方式
1.1 传统加热方式分析
传统加热方式的不足：传统加热方式都是依靠热传导、热对流和热辐射3种方式对RAP从外向内加热，要想获得高的加热效率，必须采用高温热源，热量总是由表及里传递，不可避免地存在温度梯度与表面局部过热现象
［4-6］。不管采用顺流还是逆流式加热
［7］（见
图1），由于沥青自身导热性差，需要提高热源温度或长时间加热，这就导致RAP表面沥青的老化、焦化甚至碳化，限制了RAP的掺配率，不利于其再生利用。并且，焦化碳化后的沥青还会附着在集料上，进一步严重影响RAP中集料与新沥青的裹附融合，大大影响再生后的沥青混合料质量。而降低热源温度又需要延长加热时间，一方面满足不了再生施工效率的需求，同时长时间的加热依然会导致上述问题出现，不利于其再生利用。
目前厂拌热再生设备不足
［8-11］：限于前述传统加热方式的限制，为减少RAP中沥青的老化，对其加热温度均不超过130~140 ℃（传统加热方式高温长时间加热会导致沥青严重老化），为满足再生沥青混合料的施工温度要求，均不同程度采用新集料过热加热式，但是过高的新集料温度会导致其矿质结构发生变化，影响材料的路用性能，同样限制了RAP的掺配率。同时也存在再生沥青混合料老化严重、不同程度的加热不均匀和粘料（见
图2）等问题，使得RAP得不到高效、高质量、高掺配率再生利用的问题依然存在。
究其造成这一状况的核心原因是RAP在加热过程中存在的技术瓶颈问题，其背后的核心科学问题是RAP的加热机制与效能特性问题，解决了该核心问题，巨量的RAP才能得到充分再生利用，发挥其巨大的经济和社会效益，否则就成了污染环境的源泉和社会沉重的负担。为此，国内外学者及机构对此进行了持续关注与研究，基本集中在加热工艺与参数方面
［12-17］。但是，受限于传统化学能源加热方式自身特点只能减弱加热过程中的沥青老化，很难从根本上解决上述制约RAP再生加热的核心关键问题，这也表明通过传统高温加热方式很难实现RAP的全寿命循环再生利用。同时，传统加热方式还会产生大量的有害物质，不符合目前“碳达峰、碳中和”要求的“清洁能源”。此外，再生后的沥青路面在若干年后是否能够再次进行高效、高价值再生利用也是沥青路面可持续发展的又一重要问题。而目前再生利用只能是降级使用，再生后用于面层的，再次再生时只能用于基层，甚至直接作为路基使用，这与高效、高价值充分再生利用相去甚远，与国家政策要求、行业发展需求亦相悖。因此，要实现RAP的高效高价值循环再生利用，就得彻底解决RAP的再生加热问题。
1.2 微波加热再生分析
区别于传统高温加热方式，微波加热依靠被加热材料自身吸收微波能将其转换成热能，使自身成为热源实现整体同时升温（见
图3），加热环境温度低，避免了沥青老化、焦化或碳化现象
［18］，有助于促进新旧沥青的融合，改善再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等
［19，20］。同时，理想情况下，微波加热可实现RAP 100%再生回收，而常规的加热方式的回收率只有30%~50%
［21，22］。因此，采用微波加热是解决上述难题的有效途径。但是，从实际应用来看，仍存在以下问题：①微波在加热RAP时存在微波效能利用率不高，导致装机功率过大问题；②加热过程中微波能在RAP中的传递与衰减规律仍不明晰，进一步影响了微波效能的利用；③仍存在加热不均匀性，导致“热点”甚至“热失控”等不利现象出现，不仅影响加热质量，同时又影响加热效能。这限制了微波加热在大型沥青路面厂拌热再生设备上的应用，尤其在超大功率（超过1 000 kW）再生设备上的使用受到极大限制，无法充分发挥微波加热再生RAP的独特优势。
1.3 微波热风耦合加热分析
RAP在加热过程中有大量水分溢出，从常温加热至约105 ℃水分溢出，这个传质过程需要耗费大量热能，是影响微波加热效能的原因之一。由于微波加热传质机理与热风加热不同，热风加热水分的蒸发是由表及里，微波则是由内而外，从促进传质角度来看，将微波与热风耦合起来加热，可以实现RAP中液态水和气态水同时从其内部和表面扩散，有利于促进这一过程，若采用低温热风则既提高了加热效率，又不会造成沥青老化，也有助于降低微波加热功率，提高整体加热效率，实现1+1>2的加热效果。但是存在的问题是，这种微波热风耦合加热RAP的机理与相互影响规律等目前仍未得到深入研究。
基于上述加热方式存在问题分析，采用沥青路面超大功率“多源微波-低温热风”耦合加热技术有利于为研发符合绿色环保、防止沥青老化、提高RAP掺配率、可重复再生的沥青路面厂拌热再生关键技术与装备提供理论与实践基础，解决RAP再生利用难题。
2 国内外研究现状及发展动态分析
以下分别从沥青路面超大功率微波加热再生设备及应用、RAP微波加热均匀性、RAP微波加热效能及能量传递、RAP微波热风耦合加热质热传递4个方面分析国内外研究现状。
2.1 沥青路面超大功率微波加热再生设备及应用方面
微波加热已被证明是愈合沥青路面裂缝损伤的有效方法
［23，24］，在沥青混合料中添加纤维添加剂、纳米微波吸收剂、金属废料等能够改善其微波加热的愈合性能
［25-29］。早在1973年，Bosisio等利用微波加热技术成功修补了加拿大蒙特利尔和魁北克城之间的高速公路的路面裂缝
［30］。2003年《Nature》期刊中Adam
［31］也提出微波加热更具速度优势。同时，微波加热采用电能，加热过程中不会额外产生有毒气体，可以大幅降低沥青混合料生产中的碳排放和沥青蓝烟污染问题，亦可采用太阳能或清洁电力源供能，符合“碳达峰、碳中和”的双碳目标要求，已在沥青路面养护车、沥青路面就地热再生中得到应用。因此，将微波加热应用于厂拌热再生，利用微波加热RAP的独特优势是实现“绿色环保、避免沥青老化、高掺配率”厂拌热再生的有效途径，符合绿色道路的发展理念。
尽管将微波加热应用到沥青路面养护中已得到论证与实践。理论研究方面，在RAP热电耦合模型、沥青路面微波加热再生传热分析、微波加热时RAP的温度场、介电损耗规律等方面，已有学者做了一定研究，取得了有价值的研究成果
［32，33］。应用实践方面，国内众多生产制造单位也有相关微波加热养护设备的开发应用，如徐工集团的微波养护车、沥青路面就地热再生加热机（热风-微波接力式）；陕西中霖集团工程设计有限公司的微波再生养护车、微波再生搅拌设备等，加热方式均采用单独微波或热风与微波接力式。国外基本仍停留在微波加热沥青混合料方面的相关专利产品，未见满足应用的设备问世。
而满足工程实际需求的沥青路面微波厂拌热再生设备，因其要求超大微波功率（超过1 000 kW）、满足大产量所需结构更复杂的加热谐振腔、超大功率下多源多腔微波的布置以及加热时更复杂的相互影响等均不同于现有微波养护设备，这方面的研究依然处于探索阶段。本文作者于2016年开始这方面的研究，并联合山东高速集团、陕西中霖集团工程设计有限公司研制了国内首台微波热再生拌合站并在实际工程中得到应用，已证明采用微波加热进行厂拌热再生是有效途径，相关成果通过了中国公路学会鉴定。研究中发现，超大功率微波厂拌热再生设备相比普通微波养护设备（微波功率小于200 kW）由于微波装机功率更大，使得其结构更复杂、多微波源间交叉影响作用更复杂。而目前用于沥青路面微波加热的电源系统依然是由家用微波炉电器系统移植而来，采用2 450 MHz、1个电源对应1个磁控管、单个功率小，对于超大功率微波厂拌热再生设备，则需要数千个磁控管、电源以及与之对应的冷却系统，这对于设备制造与系统散热都带来极大的挑战，再加上缺乏相关的基础理论，进一步限制了超大功率微波在再生设备上的推广应用。使得微波加热再生RAP这一独特优势在解决巨量RAP进行高效、高价值再生利用方面没能充分体现。
此外，已有研究发现，频率为2 450 MHz的微波加热深度远小于915 MHz，对于超大功率微波再生拌合站要求的大产量，前者需要的加热谐振腔体积至少是后者的3倍，这进一步给设备的制造与布局带来更大困难。而915 MHz微波单个磁控管最大功率可达110 kW，是2 450 MHz的近百倍，磁控管与电源为分体式设计，便于散热与天线布置，将电能转换为微波的效能更高（超过85%，2 450 MHz约50%~60%）
［34，35］，目前已广泛应用于工业加热当中。对于915 MHz微波在RAP加热方面的可行性作者已进行了充分论证，发现较2 450 MHz微波能获得更好的均匀性，更大的加热深度、更小的谐振腔和更简单的电源与散热系统设计，更适合大型设备使用，但是存在价格过高造成设备成本增加的现实问题
［35］。
对于超大功率微波谐振加热腔，其结构形式与被加热物料的形状、结构、介质特性、材料物理特性、数量和生产流程等息息相关，要想获得符合实际生产需求且高质量的加热效果，实现RAP的高效高价值循环再生利用，亟需开展超大功率微波加热RAP加热机制与微波再生拌合站研究，为设计合理、高效的超大功率微波再生拌合站提供理论依据。
2.2 RAP微波加热均匀性方面
超大功率微波加热所需的超大谐振腔属于多源多腔加热腔体，在保证加热效率的同时如何提升加热均匀性是RAP加热关注的重点。由于谐振腔的材质一般为良导体，其封闭结构对微波能量具有良好的密封防泄漏性能。但是，正是由于这种封闭结构，电磁波在微波谐振腔中会发生连续反射，进而产生驻波，最终形成谐振现象，这是引起加热不均的主要原因
［36，37］。由于多微波源提供的能量在封闭空间内的电场分布不均匀，且相互交叉影响，加热过程中更容易导致RAP的温度分布不均匀
［38］，进而造成“热点”甚至“热失控”等不利现象出现，不仅影响RAP的加热质量，同时也影响微波加热效能的利用。这在超大功率微波加热谐振腔中表现的更加突出，成为制约超大功率微波热再生设备应用又一主要原因。因此，微波加热RAP的均匀性问题一直是微波加热再生中一个具有挑战性的问题。
于是，微波加热的过程与均匀性引起众多学者与机构的重视，开展最大限度避免热点、过热、热失控等局部过热以及提高加热均匀性方面的研究。如杨彪等
［39，40］提出一种基于突变理论尖点模型的微波加热过程的热失控分析方法和基于动网格的微波加热温度均匀性数值计算方法。郑先哲等
［41］采用间歇变功率微波加热工艺改善均匀性。张春等
［42］通过金属壁移动提高微波加热均匀性。王均委等
［43］仿真研究了光子晶体对加热效率和均匀性的影响规律。Liu等
［44］分析了钢渣沥青混合料微波加热均匀性、道路性能和内部空隙特性。Luo等
［45］建立了钢渣沥青混合料微波加热电磁传热耦合三维细观结构模型。Yang等
［46］采用磁控管微波扫频加热方法提高加热均匀性。Jung等
［47］通过引导波长控制动态微波加热提高加热均匀性。李伊帆等
［48］建立了微波激励端口旋转的微波加热模型，证实旋转加热方式比静态加热方式能明显提高加热均匀性，并分析了旋转速度对微波加热均匀性的影响。以上研究对于微波加热“热点”、“热失控”以及均匀性方面给出了有价值的结论，但是对于适合RAP热再生工程实际需求的超大功率微波加热，由于其谐振腔更大，内部磁控管数量和排布以及微波多模多源形式相互影响更为复杂，如何在这种多物理场交叉模式下避免热点、热失控，提高加热均匀性对于超大功率微波在厂拌热再生设备中应用至关重要，因此还需进一步明晰在该工况模式下，谐振腔内电场、磁场分布均匀性的影响因素，以及对其内RAP加热时相互作用的影响规律。
2.3 RAP微波加热效能及能量传递方面
除电能转化为微波的效能外（这部分与微波频率有关），影响RAP微波加热效能利用主要与加热过程中微波谐振腔体的有效能（被介质吸收的微波功率与馈入炉腔中的微波功率的比值）有关，是需要研究的重点，微波谐振腔内微波能耗损主要发生在：①被反射回磁控管的功率，提高谐振腔的传输特性可降低被反射回磁控管的功率，这部分耗损与谐振腔结构有关；②谐振腔本身损耗的微波能，主要是腔壁损耗和腔内附属物的损耗，RAP微波加热谐振腔内结构复杂，再加上RAP的温度变化主要取决于腔体内电磁场的分布、RAP的介电特性与几何形状等，这些叠加因素对微波能的损耗影响就更复杂；③前述各种复杂的因素还会使RAP受热不均或发生“热失控”，这也是降低微波效能利用的又一原因；④泄漏等损失的微波功率。以上微波能耗损会在超大功率微波加热时进一步放大，使得超大功率微波热再生设备在实际工程的应用中受到制约，限制了微波加热RAP的各种优势，无法在沥青路面厂拌热再生中充分发挥。
因此，如何提高微波效能利用是解决上述问题的关键。通过微波谐振腔的有效能研究来分析微波的利用率，找到能量损失的环节、增加能量的利用，减少效能耗散是提高RAP微波加热效能利用的有效途径。为了提高微波效能的利用，很多机构及学者做了大量研究，如通过微波的效能研究来分析微波的利用率，为提高微波的有效利用提供理论基础
［49］；还有针对微波加热过程中温度的均匀性控制方面对有效能的提高等。而更多主要集中在改变被加热介质成分方面，如给RAP加入磁铁矿骨料能显著提高混凝土的电磁性能和微波加热效率
［50］；提高RAP的粒径有利于提高微波吸收能力
［51］；通过增加骨料表面磁损失与改性钢渣颗粒混合来提高RAP的微波加热效率
［52］，以及加入吸波掺料来提高RAP的微波加热效率等
［53］。上述基本属于被动方式，需要改变RAP的成分，而对于RAP来讲，其成分基本是已定的，加入其他磁性材料一方面会对其各项性能产生影响，另一方面也会增加成本。因此，提高加热效能的核心关键还是要采用主动方式，从研究如何提高微波加热谐振腔本身的效能利用入手，需要时再辅以上述被动方式，是解决RAP微波加热效能不高这一关键技术瓶颈的有效手段。
作者在前期研究中发现，作为微波加热系统的核心部件，微波谐振腔是一个封闭的金属腔体，其结构尺寸与加热效能密切相关。当微波源发出微波，经天线等以最小的反射或最佳的匹配耦合至微波谐振腔，并在其中形成特定的电场分布，使之能与RAP产生最佳的相互作用。而处于谐振腔内部的RAP的介电特性、温度、含水量、单位体积吸收的微波功率，以及谐振腔自身结构、内部附属物、RAP输送装置等均与腔体内电磁场分布等参数存在互相耦合、相互影响。目前，国内主要在电气设备和传统加热方面进行有效能的分析，对于微波加热过程中效能利用的相关研究还不深入。在国外，虽然对微波加热、干燥的效能研究较多，但建立的数学模型还不够完善。而微波加热效能与多源多模谐振腔加热均匀性和散热方式、效率、吸波材料、谐波反射腔结构、工艺、整机协同性，以及微波电磁参数与RAP材料等效电磁参数的合理匹配等均密切相关。这就需要对整个微波谐振腔加热系统进行整体效能分析，包括局部的能量转换和热量传递等。
因此，有必要从微波加热谐振腔的机械结构（机）、电场（电）、磁场（磁）、RAP材料特性（料）、周围环境及其相互间耦合关系入手，结合传热的3种基本方式（即热传导、热对流、热辐射）来研究超大功率微波谐振腔内RAP微波加热效能利用与热能传递问题，建立微波加热的有效能传递模型，对该模型进行数值分析与仿真模拟，并结合实验室验证开展微波加热谐振腔与RAP相互作用的机理研究，以及能量在其中的传递规律研究。
2.4 RAP微波热风耦合加热质热传递方面
耦合加热时RAP内部同时存在着质热传递过程，RAP中的水分在蒸发过程中带走的潜热将使表面与其内部产生温度和湿度梯度，这在很大程度上影响RAP内部温度分布的均匀性，为了提高RAP微波加热的效率、节约能源，研究微波加热时RAP内部传热传质过程变得必不可少。从RAP加热过程来看（从常温加热至105 ℃水分溢出），微波加热与传统加热的传热传质过程有很大区别（见
图4）。传统加热的传质和传热的方向是相反的：传热由RAP表面向内部传递，温度梯度是传热的主要推动力，外部温度越高，温度梯度越大、传热越快，但是外部温度越高越易造成RAP中沥青老化；传质是水分在RAP表面蒸发，表面的水分浓度降低，内部的水分浓度大于其表面，推动力是RAP内外水分的浓度差。微波加热的传质和传热的方向是相同的，都是由内而外：热量在RAP的内部产生并向外部传递，在其内部水分形成大量的水蒸汽，形成的压力梯度成为传质过程的主要推动力；同时，RAP的初始含水量高，其内部水蒸汽形成的压力上升速度较快，液态的水分也可以在压力梯度作用下从RAP内部排出来，形成一种“泵出”作用
［54］，液态水和气态水同时从RAP内部向表面扩散，因此加热速率快。
可见，采用耦合加热则可将热风场和微波场同时作用于RAP，热风能有效地排除RAP表面的水分；微波加热独特的“泵出”效应能快速排除内部的水分，两者耦合可充分发挥各自的优势，实现内外同时快速加热与除湿，这在RAP温度不超过105 ℃时非常有效（水蒸气溢出温度），当超过105 ℃后，可以重新调整微波与热风耦合的匹配参数，实现持续快速低温加热，提高RAP的加热速度与节能的同时避免了沥青老化。由此可见，微波热风耦合加热有如下优势：①可实现RAP内外同时加热、避免沥青老化，提高加热效率；②RAP在铣刨回收时含水量增加，热风环境温度上升有利于加大微波除湿能力；③合理匹配两者比例，可加快加热速度，提高加热质量，降低加热成本；④能充分发挥各自的工艺优势，如热风的处理量大，加热成本低；微波场中热、质传递快等。因此，微波热风耦合加热是实现RAP多次循环再生利用，彻底解决RAP再生利用的有效途径。
实际中，热风与微波结合加热主要有接力加热和耦合加热。前者为热风和微波分阶段进行，两种方式各自作用于加热过程的某个阶段，如先热风后微波。目前，国内热风微波复合式加热养护车与拌合站都属于此类方式，只是两种加热方式的简单复合，不能充分发挥上述微波-热风耦合加热方式的优点，而耦合加热为热风与微波同时作用于整个加热过程。接力加热方面，Suriyavongpongsa等
［55］开展了热风微波连续带式干燥机的设计及性能评价。王童等
［56］对比热风、微波、微波热风联合干燥对花生含水率的影响，探讨了热风-微波串联干燥的最佳工艺参数。徐艳阳等
［57］发现热风与微波接力加热比单独热风总能耗显著降低。耦合加热方面，Ferdowsi大学的Miraei等
［58］开展了热风和热风微波耦合加热对油桃片干燥动力学和质构质量的影响。Yu等
［59］通过对比耦合加热与热风单独加热，发现合理匹配两者加热参数能显著降低能源消耗，同时大大缩短加热干燥时间。邹佳池等
［60］发现耦合加热各因素对加热速率及加热产品质量均有明显影响，且耦合干燥有利于提高干燥速率和加热质量，并进行了相关干燥试验验证。
上述研究基本集中在农产品与食品干燥加热方面，即使在应用较为广泛的农产品与化工耦合干燥方面，主要还停留在实验研究水平，所用设备大多由微波炉改造而来，缺少性能优良试验设备，同时与之相关的基础理论分析也不多。而对于RAP的耦合加热国内外的研究就更少，但也有实践证明，通过利用微波能量与热发动机废气相结合的方法对沥青路面进行加热在技术上和经济上都是可行的
［61］。另外，由于RAP不同于农产品等，其表面裹附沥青在高温下，极易老化而失去再生价值，因此需要研究热风温度对沥青老化的影响，从而确定耦合加热时的热风温度。为此，作者前期进行了多维立体（多维度多方向立体）低温热风（较传统烘干筒热风温度700 ℃以上，低温指热风温度不超过300℃）对RAP加热老化与加热效率的研究，发现RAP在该加热条件下沥青老化不到2%，如
图5中21-573-160所示（图中21为风速/（m·s
-1），573为风温/K，160为时间/s），但随着热风温度的升高老化部分逐渐增多，
图5中蓝色代表沥青老化部分（彩图见电子版，以下同）。
由于RAP在微波热风耦合加热过程中涉及到了质热耦合过程的分析、计算。这与传统加热和微波单独加热不同，此时RAP内、外部温度同时升高，热能由RAP内部向外部传递，且RAP内部孔隙空间和骨架存在加热不均匀现象，使得在RAP内部会产生一定的蒸汽压力，与外部环境之间形成较大的压力差，从而使RAP中的自由水与水蒸气之间形成渗透，经过内部扩散，在内部孔隙中的水分持续地被输出到RAP表面。又因为水分蒸发、冷凝过程的存在，RAP内部的传热传质现象被进一步强化。正是由于这些复杂的现象存在，在研究耦合加热RAP传热传质问题上需要对各个相关物理场进行分析和研究，建立符合实际工况的理论模型，开展耦合匹配分析，目前还未有成熟的相关理论。
3 沥青路面高掺量微波热风耦合加热技术的发展
综合国内外研究现状，将超大功率微波与低温热风耦合加热用于沥青路面厂拌热再生当中，目前仍处于探索阶段。作者前期进行了1 800 kW微波与热风接力加热式再生拌合站研究，实施了样机制造与足尺试验，从中发现在RAP的高效再生利用与超大功率微波加热再生设备研发方面仍存在以下3方面的瓶颈问题：①微波加热RAP时效能利用不高、加热存在不均匀现象，这在超大功率微波加热时会进一步放大，如何提高耦合加热下RAP的温度均匀性、加热效能以及RAP的回收利用率仍是研究的重点与难点；②现有养护设备使用的磁控管、天线布置方式、基础理论、谐振腔等并不完全适用于超大功率微波热风耦合加热设备，针对超大功率微波热风耦合加热谐振腔结构、耦合加热RAP的加热机制、相互间影响规律以及复合能在RAP当中的传递规律与影响因素等还需进一步研究；③微波热风耦合加热RAP与微波单独加热时不同，需要深入研究微波天线（结构、形状）、口面尺寸、谐振腔（加热腔）结构、热风参数（流速、风口、温度、距离）、RAP参数（介电常数、比热、密度、导热系数）等多参数、多物理场（磁场、电场、热场、流场）交叉相互耦合作用下的加热机制与相互影响规律。
综上所述，若要达成超大功率微波热风耦合加热再生设备在工程中的实际应用，现有的小型功率微波加热的研究成果难以切实可靠地为其提供理论和实际方面的支撑。迫切需要针对上述具有挑战性的技术瓶颈问题展开研究，探索符合超大功率微波热风耦合加热应用的基础理论以及实践方法，进而构建一套专门针对沥青路面超大功率微波热风耦合加热的厂拌热再生设备的理论基础和技术框架。这是一项极具理论意义和实用价值的研究课题，同时也是我国现有巨量RAP实现高效高价值再生循环利用的有效解决方案。
因此，有必要将理论研究与微波能工业应用实际需求紧密结合，以超大功率多源微波与低温热风耦合加热RAP加热机制与效能特性为研究对象，建立基于微波热风耦合加热下的超大功率“多源微波-低温热风”“电-磁-热-流”多物理场交叉耦合模型与耦合加热腔体内多参数影响下的内热源模型、质热耦合模型，探究RAP在超大功率多源微波电磁和低温热风耦合加热作用下“电⁃磁⁃热⁃流”多物理场交叉耦合机制与传热传质机制，揭示RAP“多源微波⁃低温热风”耦合加热机制与匹配关系；阐明“多源微波⁃低温热风”耦合模式下多因素对RAP加热均匀性、加热效能、质热传递的影响规律，优选适用于超大功率的“多源微波-低温热风”耦合谐振腔结构和加热参数，建立“多源微波⁃低温热风”耦合高效均匀加热参数域，揭示RAP“多源微波-低温热风”耦合加热的效能特性。由此，为沥青路面新型高效高质量热再生设备的研制和工程应用提供理论依据；对加快“碳达峰”、“碳中和”目标在道路工程领域的实现，推动公路沥青路面绿色可持续发展，具有重要的战略意义。
4 结论与展望
本文围绕沥青路面微波热风耦合加热再生技术的核心原理、技术特性及现存问题展开系统梳理与分析，结合国内外相关研究成果与工程实践经验，得出以下结论：
（1）微波热风耦合加热再生技术实现了两种加热方式的优势互补，有效破解了单一加热技术的固有瓶颈。耦合加热通过微波“由内向外”的深层加热与热风“由外向内”的表层保温协同作用，显著提升RAP的加热效率与加热质量。
（2）现有的小型功率微波加热的研究成果难以切实可靠地为微波热风耦合加热技术提供理论和实际方面的支撑，迫切需要专门针对微波热风耦合加热的基础理论以及实践方法展开研究。
（3）微波热风耦合加热技术是我国现有巨量 RAP 实现高效高价值再生循环利用的有效解决途径，在工程应用中具有显著的经济、环保与技术优势，契合国家“双碳”战略与公路养护行业可持续发展需求。
为了更好的进行沥青路面微波热风耦合加热再生技术的推广应用，未来还需重点突破以下方面：
（1）未来仍需对耦合加热RAP传热传质问题中各个相关物理场进行深入分析和研究，建立符合实际工况的理论模型，开展耦合匹配分析。
（2）尚需建立基于RAP老化程度、级配类型的加热参数智能匹配模型，实现加热过程的精准调控，以期从根本上解决加热均匀性与材料二次老化问题。
（3）需进一步探索符合超大功率微波热风耦合加热应用的基础理论以及实践方法，构建一套专门针对沥青路面超大功率微波热风耦合加热的厂拌热再生设备的理论基础和技术框架。
陕西省自然科学基金项目(2024JC-YBMS-413)
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