高温气候条件下沥青路面的维修养护技术研究

引言

全球气候变化背景下，极端高温天气频发，对沥青路面性能提出更高要求。沥青材料作为典型的温度敏感性材料，其粘弹特性在高温环境下显著弱化，导致路面抗变形能力下降。传统维修养护技术存在响应滞后、能耗高、耐久性不足等问题，亟待通过技术创新实现高温适应性升级。本文聚焦材料-工艺-管理协同体系，构建高温气候下沥青路面维修养护技术框架。

1.高温对沥青路面的作用机理与病害特征

1.1 高温作用机理

沥青路面在高温环境下的性能劣化是一个复杂的物理化学过程，主要涉及材料黏弹性变化和结构稳定性丧失两方面。当环境温度超过沥青的软化点时，沥青胶结料会从弹性状态逐渐转变为黏流态，这种相变直接导致材料抗变形能力下降。从微观层面看，高温会加速沥青分子的热运动，使胶体结构中的沥青质-胶质平衡被破坏。这种分子层面的重组导致沥青黏度显著降低，表现为宏观上的流动性增强。当温度持续升高时，沥青对骨料的裹覆能力减弱，集料间的嵌挤作用逐渐失效。在荷载作用下，高温软化的沥青混合料会出现明显的塑性流动。车辆反复碾压形成的剪切应力会使骨料发生定向迁移，最终形成车辙病害。值得注意的是，昼夜温差会加剧这一过程：白天高温使混合料软化，夜间降温时部分恢复的刚度无法完全抵消塑性变形，导致损伤累积。温度梯度也是重要影响因素。沥青材料在运输和施工过程中就可能因温度不均匀产生性能差异。路面表层与基层的温差会导致热应力集中，长期作用可能诱发横向裂缝。夏季持续高温还会使路面内部水分汽化，在沥青-集料界面形成蒸汽压力，加速黏附失效。这些机理共同作用，最终表现为三类典型病害：一是车辙变形，主要发生在轮迹带；二是拥包隆起，常见于交叉口制动区域；三是表面泛油，由沥青过度上浮导致。理解这些作用机理，是制定针对性养护措施的基础，也为后续材料改良和工艺优化提供了理论依据。

1.2 典型病害类型

高温环境下沥青路面产生的病害类型具有明显的温度依赖性特征，根据病害表现形态和形成机制差异，可分为结构性变形、表面功能损伤和接缝缺陷三大类。沥青路面病害分类需结合温度作用特征，才能准确识别病害成因。这些病害不仅影响行车舒适性，更会降低道路结构承载能力，严重时可能引发交通安全事故。结构性变形主要表现为车辙和拥包两种形式。车辙是在轮迹带区域形成的纵向凹槽，其形成过程可分为三个阶段：初始阶段的压密变形、发展阶段的剪切流动和稳定阶段的塑性累积。交叉口和爬坡路段由于车辆频繁制动，沥青混合料在高温和剪切力双重作用下更易产生流动变形。拥包则是局部隆起的波浪形变形，多发生在公交停靠站等制动集中区域，其本质是沥青层在水平推力作用下发生的失稳滑移。表面功能损伤包括泛油和松散两类。泛油表现为路面出现反光油膜，这是由于高温导致沥青黏度降低，胶结料向上迁移至路表所致。夏季监测数据显示，我国南方地区沥青路面泛油现象较北方地区更为普遍。松散则是集料与沥青黏附失效的表现，高温加速了水分侵入沥青-集料界面，削弱了二者间的黏结力。接缝缺陷主要体现为纵向裂缝和反射裂缝。新旧路面接缝处由于材料性能和压实度差异，在温度应力作用下易产生开裂。反射裂缝则是基层裂缝向上延伸所致，高温会加速这种裂缝的扩展速度。

2.高温适应性维修养护技术体系

2.1 材料改性技术

高温环境下沥青路面的耐久性提升，关键在于材料性能的针对性改良。通过调整沥青胶结料组成和优化混合料设计，可显著增强路面抗高温变形能力。当前主流改性技术主要从提升黏弹性、改善温度敏感性和增强界面黏结三方面入手，形成了一套完整的材料解决方案。聚合物改性是最常用的技术路径，通过在基质沥青中添加 SBS 等热塑性弹性体，能有效改善材料的高温性能。改性后的沥青在 60℃条件下仍能保持较高黏度，其软化点可提升 15℃以上。这类材料特别适用于昼夜温差大的地区，能同时满足高温抗车辙和低温抗裂的双重要求。针对夏季极端高温地区，高黏度改性沥青展现出独特优势。通过复合添加橡胶粉、树脂等增黏组分，可使沥青在 70℃高温下仍保持足够的抗剪切能力。骨料特性优化是另一重要方向。选用棱角性好的玄武岩等硬质集料，配合合理的级配设计，可增强混合料的骨架嵌挤作用。通过表面活化处理提升集料与沥青的黏附性，能有效预防高温多雨条件下的剥离现象。采用特定粒径的预拌碎石作为中间层，能显著提升层间粘结强度。这种结构设计既保证了整体刚度，又避免了层间滑移风险。

2.2 施工工艺优化

高温环境下沥青路面维修养护的施工工艺优化，需要针对材料特性与环境条件的相互作用进行系统性调整。核心在于通过施工流程的精细控制，确保改性材料的性能得到充分发挥，同时克服高温作业带来的技术难点。摊铺环节的温度控制是首要技术要点。采用红外测温设备实时监测混合料温度场分布，可避免局部过热导致的沥青老化。实践表明，当环境温度超过 35℃时，混合料从出料到摊铺的温降速率会显著减缓，此时需适当降低出厂温度 10-15℃，以防止施工过程中黏结料过度软化。针对改性沥青材料黏度高的特点，摊铺机应配备强力振捣装置，并保持连续均匀的作业速度，避免因停顿造成表面不平整。压实工艺需根据材料类型动态调整。对于高黏度改性沥青混合料，初压温度宜控制在 150-160℃区间，采用 12 吨以上双钢轮压路机进行静压，消除铺装层内部空隙。复压阶段调整为振动模式，频率设定为 35-45Hz ，既能充分密实骨料骨架，又可避免过度振动导致的沥青上浮。终压温度不低于 90^∘C ，确保路面达到设计密实度。纵向接缝采用热接缝工艺，保持相邻摊铺带重叠 10-15cm ，通过热熨平板对先铺层边缘二次加热，使新旧混合料充分融合。横向接缝则采用平接缝方式，切割机切除冷却端部后，涂抹界面粘结剂再续铺新料。

2.3 养护技术升级

高温环境下沥青路面的养护技术升级，核心在于构建预防性、矫正性和应急性相结合的立体化技术体系。随着夏季高温天气的持续，传统被动式养护模式已难以满足需求，亟需通过技术创新实现从“事后处置”向“主动预防”的转变。预防性养护技术的智能化发展是当前主要趋势。微表处技术通过采用高性能乳化沥青和特殊级配集料，形成厚度约 1cm 的超薄耐磨层，既能封闭细微裂缝，又可改善表面抗滑性能。结合物联网技术，新型智能微表处系统可依据路面温度传感器数据，自动调整乳化沥青洒布量和固化时间，确保高温条件下材料的最佳粘结效果。同步开发的雾封层技术采用渗透性更强的纳米改性材料，能有效修复沥青老化造成的表面微孔，预防水分渗透引发的剥离损害。矫正性维修技术注重结构性修复与功能恢复的协同。针对深度超过 3cm的车辙病害，采用分层热再生工艺：先铣刨受损层，喷洒高黏度再生剂软化旧料，再掺入 30% 新拌混合料进行热拌再生。这种工艺不仅能保留原有骨料骨架，通过再生剂恢复沥青性能，还可减少 70% 以上的废料产生。对于局部拥包病害，则开发了红外线局部加热整平技术，利用特定波长红外辐射穿透沥青表层实现深度加热，配合液压整平装置，可在不破坏周边完好区域的前提下完成修复。应急性处置技术突出快速响应能力。针对夏季突发性路面软化问题，开发了基于相变材料的降温涂层，其内含的微胶囊化相变物质在 35℃以上会吸收热量发生相变，有效降低路面温度 5-8℃。配套的快速修补材料采用双组分聚氨酯体系，15 分钟即可开放交通，特别适用于高温时段的应急修补。技术升级还体现在养护决策的精准化。建立基于多源数据的路面健康评价系统，整合红外热成像检测、FWD 弯沉检测和无人机航测数据，构建三维病害分布模型。

3.智能监测与绿色养护发展方向

3.1 智能监测技术

智能监测技术在高温环境下沥青路面养护中的应用，正逐步从传统的定期人工检测向实时自动化监测转变。随着夏季高温天气持续，基于物联网技术的智能监测系统已成为保障路面性能的关键手段。这种技术革新不仅提高了病害识别的及时性，更通过数据积累为预防性养护决策提供了科学依据。温度场实时监测构成了智能监测的基础层。通过埋入式光纤传感器和无线温度节点组成的监测网络，可获取路面不同深度的温度梯度数据。监测系统通常以 15 分钟为采样间隔，当检测到某区域温度持续超过60℃时自动预警，提示可能发生沥青软化风险。结构健康监测技术则关注荷载与温度的耦合作用。采用分布式光纤应变传感器，可实时捕捉车辆荷载作用下路面的微应变变化。通过建立应变-温度-车流量的关联模型，能准确评估路面实际承载状态。特别在交叉口、爬坡段等关键位置布设高密度传感器，可提前发现车辙萌生区域。表面状态识别技术借助计算机视觉实现飞跃。安装在养护车辆或固定杆件上的高清摄像头，配合深度学习算法，可自动识别泛油、裂缝等表面病害。系统通过对比历史图像库，能判断病害发展速度并评估严重等级。数据融合与决策支持是智能监测的核心价值。监测系统将温度、应变、图像等多源数据上传至云平台，利用大数据分析技术构建路面健康指数。

3.2 绿色养护技术

绿色养护技术在应对高温气候条件下的沥青路面维修中，正逐渐从辅助手段发展为关键技术路径。随着碳达峰目标的临近，养护工程中的资源节约与环境友好要求日益严格，推动着技术体系向低碳化方向转型。这类技术不仅关注短期修复效果，更注重全生命周期的生态效益，形成了材料循环利用、能源消耗降低和污染控制三位一体的解决方案。温拌技术的持续优化是绿色养护的重要突破点。通过添加有机降粘剂或发泡工艺，使沥青混合料能在比传统工艺低 30-40℃的温度下完成拌和与摊铺。这种工艺变革带来双重效益：一方面显著减少燃料消耗和温室气体排放，另一方面降低了高温季节施工时沥青的老化风险。再生技术的创新应用大幅提升了资源利用率。针对铣刨旧料，开发了多级分选与活化工艺，通过精确控制再生剂添加量和拌和温度，使旧料掺配比例提升至 50% 以上。现场热再生技术则实现了病害层就地加热、翻松、复拌和重铺的连续作业，避免了材料运输过程中的能源浪费。值得注意的是，这些再生工艺均配备了废气回收装置，有效控制了施工过程中的挥发性有机物排放。环保型预防性养护材料展现出独特优势。生物基沥青密封剂采用植物提取物替代部分石油沥青，既保持了良好的渗透性和粘结力，又降低了不可再生资源消耗。纳米硅改性乳化沥青雾封层通过形成致密保护膜，能有效阻隔紫外线和水分侵蚀，延长预防性养护周期。

结束语

高温气候条件下沥青路面维修养护需构建“材料-工艺-管理”协同体系：通过高模量/温拌/纳米改性技术提升材料性能，优化施工温度控制与结构增强工艺，结合预防性养护与智能监测实现主动维护。未来，随着自修复沥青、3D 打印修补等技术的突破，高温地区路面养护将向智能化、低碳化方向演进，为交通基础设施韧性提升提供技术保障。

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