公路养护中温度变化对路面性能的影响研究

提升公路养护效率、降低养护成本的重要方向之一，是深入研究温度变化与路面性能的关联、揭示温度作用下路面材料劣化规律并制定适配养护策略。当前材料科学与监测技术的发展为该方向研究提供可能，而公路路面长期暴露于自然环境，温度的周期性升降与极端波动会持续作用于路面结构，对路面性能产生显著影响。

一、温度变化对不同类型路面性能的影响机制

（一）对沥青路面性能的影响

温度变化会直接改变沥青混合料的力学性能，源于沥青混合料中沥青的黏弹特性对温度敏感。高温下沥青分子运动加剧，使混合料黏聚力与抗剪强度下降，车辆荷载反复作用下路面易产生永久变形形成车辙，同时高温加速沥青老化，导致沥青变硬变脆、丧失黏结能力，引发集料剥落与松散病害。低温时沥青分子活动减缓，混合料弹性模量增大、脆性增强、抗变形能力下降，路面因冷缩产生拉应力，超过抗拉强度会出现横向裂缝并发展为网裂；温度骤降形成的温度梯度还会产生温度应力，加速裂缝萌生与扩展，温度周期性变化更会使混合料反复“软化-硬化”，导致内部微裂缝累积、抗疲劳性能衰减。

（二）对水泥混凝土路面性能的影响

虽水泥混凝土路面强度与稳定性较高，但温度变化仍会产生显著影响。高温季节路面表层温度上升快于内部，表层热胀量更大，形成表层受拉、内部受压的应力状态，超过抗拉强度会引发纵向裂缝，同时高温加速混凝土内部水分蒸发，导致表层干缩产生细微裂缝，为雨水渗入与冻融破坏提供通道。低温时路面因冷缩产生收缩应力，伸缩缝设置不合理或填缝料老化会使应力无法释放，在伸缩缝附近产生裂缝；冻融循环中孔隙水分结冰膨胀、融化收缩，导致混凝土结构疏松、强度下降，出现剥落、露骨甚至面板断裂，温度变化还会影响接缝性能，使填缝料失效引发路基沉降，加剧路面破损形成“病害连锁反应”。

二、温度变化对路面性能的动态影响规律

（一）温度变化幅度与路面性能的关联

温度变化幅度越大，对路面性能的破坏作用越显著。日温差大的区域，路面每天经历“升温-降温”循环，表层与内部温差反复变化，使路面结构反复承受热胀冷缩应力，加速微损伤累积。季节性温度变化的影响具有累积性，冬季低温产生的收缩裂缝，会在夏季高温时因材料特性变化而扩展，雨水渗入后经冬季冻胀进一步扩大，形成“低温开裂-高温扩展-冻融加剧”的恶性循环，导致病害恶化、养护难度与成本增加。

（二）对路面性能的突发影响

极端高温会使沥青路面性能急剧下降，导致混合料抗剪强度大幅降低，重车荷载作用下短时间内即可形成明显车辙；极端低温会使路面材料脆性达到峰值，轻微车辆冲击或温度骤降就会引发裂缝。极端温度还会改变路面性能的劣化路径，如极端高温加速沥青老化，使路面早期失去黏结能力出现集料松散，这类病害发展速度快、修复后易复发。

三、应对温度变化影响的公路养护路径

（一）基于温度预警的预防性养护方案

基于温度预警的预防性养护方案，核心是通过构建区域公路温度监测网络与运行温度变化预警模型，提前介入温度变化对路面的影响。构建区域公路温度监测网络时，需在路面表层与内部布设温度传感器，这些传感器能实时采集不同深度的路面温度数据，采集到的温度数据会与气象部门提供的温度预报进行整合，为温度变化预警模型提供所需的基础数据支撑，让模型能准确分析温度变化趋势。

当温度变化预警模型对整合后的温度数据完成分析，预测到极端温度或大幅温差即将出现时，养护部门会提前启动对应的预防性养护措施：在高温天气来临之前，对沥青路面喷洒具有降温功能的养护剂，通过养护剂的作用降低路面表层的温度，延缓沥青材料的软化进程，从而减少高温环境下容易出现的车辙病害；在低温天气来临之前，对路面已经存在的裂缝进行灌缝处理，用灌缝材料将裂缝填充完整，防止雨水渗入裂缝内部，避免低温时雨水结冰膨胀对路面造成进一步的冻胀破坏。

（二）新型温控改性材料的应用

新型温控改性材料的应用，是在路面养护过程中，借助具有温度调节功能的改性材料，提升路面材料对温度变化的适应能力，减少温度变化对路面性能产生的负面影响，该应用路径主要分为沥青路面与水泥混凝土路面两个方向实施。

在沥青路面养护中，重点采用新型温控改性沥青，这类改性沥青是在普通沥青中添加相变材料或导热改性剂制成的，能有效调节沥青混合料的温度稳定性。其中，相变材料具有在温度变化时吸收或释放热量的特性，当路面温度升高时，相变材料会吸收热量并发生相变，减缓路面温度的上升速度；当路面温度降低时，相变材料会释放热量，减缓路面温度的下降速度，通过这种热量调节作用缩小路面温度的变化幅度；导热改性剂则能提升沥青混合料的导热性能，加快路面表层与内部之间的热量传递，减少路面内部因温度差异形成的温度梯度，降低温度梯度产生的温度应力，进而减少低温环境下路面裂缝的萌生与扩展。将这类新型温控改性沥青用于沥青路面的罩面施工或裂缝修复，能有效提升沥青路面的抗高温车辙能力与抗低温裂缝能力，延长沥青路面的养护周期，降低养护工作的成本。

结束语：

综上所述，本文提出的基于温度预警的预防性养护方案、新型温控改性材料应用及智能化温度监测系统构建等策略，能为缓解温度变化对路面性能的负面影响提供可行路径，有效保障公路使用性能。需要让这些养护策略真正适配路面实际需求，需以深入理解温度变化对公路路面性能具有的持续性与复杂性影响，以及这种影响的作用机制与动态规律为基础，只有准确把握这些核心要点，才能制定出科学的养护策略。

参考文献：

[1] 王喜悦. 公路路面管理对路基路面养护方式探究[J]. 区域治理,2020(42):0152-0152.

[2]王宝松青光焱.基于路面性能预测的高速公路养护决策研究[J].公路交通技术,2022,38(04):48-56.