高温对柔性基层沥青路面弯沉的影响

张荣，毕辉，崔通，赵有红，高玉清

（1.云南省交通发展投资有限责任公司，云南 昆明 650228；2.保利长大工程有限公司，广东 广州 511430；3.云南阳光道桥股份有限公司，云南 昆明 650200）

0 引言

弯沉是高速公路沥青路面设计的重要指标，也是交工验收的关键性指标。现行测试规程，需对沥青路面实测弯沉数据进行温度修正，以保证弯沉的准确性和统一性。在工程实践中，温度恒定条件下，晴、阴、雨等天气状况却对弯沉影响极为明显。本文根据高温季节不同天气状况下某路段多次弯沉测试差异，研究高温天气对沥青路面弯沉的影响。

1 路面结构性能及弯沉测试方法

1.1 路面结构性能

某高速公路路面结构层类型、技术指标见表1。

表1 路面结构层及性能指标

1.2 弯沉测试及温度修正

依据设计说明和路面现场测试规程，采用贝克曼梁法测定路面回弹弯沉值。现场弯沉值乘以温度修正系数k，计算路段弯沉代表值，并与设计值进行对比和评定。

高温季节应考虑温度对弯沉的影响。根据路面现场测试规程，温度修正系数计算步骤如下：

（1）计算t0：t0为测定时路表温度与测定前5 日官方气温数据平均值之和。

（2）对照《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）中图T 0951-2，根据t0和路面18cm 厚度查出t18,tm,tn的值。

（3）按式（1）计算沥青层平均温度t：

（4）根据t和沥青层厚度，对照适用于沥青稳定基层的路面弯沉温度修正系数曲线图T 0951-3，求出温度修正系数k。

2 不同状态下的上面层弯沉测试

上面层交工验收过程中，由于测试前一昼夜天气不同，同一路段弯沉代表值表现出较大差异。为探究温度对弯沉的影响，标段和省站先后6次对出现问题的同一路段进行不同环境下的弯沉测试，包括4次自检和2 次省站交工验收。以下是历次不同时段不同温度条件下的测试结果。

2.1 施工后弯沉测试

（1）测试时间及环境描述

上面层摊铺完48h 后，晴朗天气下进行弯沉测试。测试起始时间为6 月15 日，最高气温32℃，弯沉测试时间为每日早上8:30—10:30。

（2）测试结果

弯沉测试结果如表2所示，由各路段弯沉代表值可知，施工后上面层弯沉测试结果合格。

表2 施工后弯沉测试结果

2.2 第一次交工验收

（1）测试时间及环境描述

交工验收由省质监站组织实施，LM6标测试起始时间为8 月10 日，白天持续高温，使用红外线测温仪测得路面最高气温为36℃。为减小温度对弯沉测试结果的影响，测试时间为每日5:30—10:00。

（2）测试结果

省站交工验收部分路段同表2中测试段落相同，结果如表3所示。虽经温度修正，测试段落弯沉代表值仍大于设计值。

表3 第1次交工验收弯沉测试数据结果

在LM6 标弯沉交验完毕后，省质监站紧接着对LM7路面标进行弯沉交工验收，同样在此标段中也有若干路基段弯沉代表值评定结果大于设计值。

2.3 连续3次不同天气条件下弯沉复测

（1）交工后高温条件下弯沉复测

第1次省站交工后，标段人员对部分弯沉不合格路段的同车道进行同一时段（5:30—10:00）弯沉复测，天气状况与交工时类似。同时对LM6 标相邻两标段进行弯沉测试，以便与本标段上面层弯沉结果进行比较。复测结果如表4所示，由弯沉代表值可知，高温条件下弯沉复测结果仍然大于设计值，与第1次省站交工验收结果基本一致。

表4 第1次弯沉复测结果

（2）较低温度条件下弯沉复测

8 月20 日，沥青路面在经历1d 淋雨后，傍晚放晴，21 日上午天气晴朗，沥青路面干燥后，标段试验人员对原大于设计值的路段进行弯沉复测，同时对LM5,LM7标第一次复测路段再次进行复测。测试温度及弯沉结果如表5 所示，据此可知测试路段弯沉代表值全部合格。

表5 第2次弯沉复测结果

（3）常温条件下第3次弯沉复测

9 月6 日晴，标段对交工弯沉大于设计值的路段进行第3 次弯沉复测。检测前2 日天气阴，气温为25～34℃。弯沉测试时间为6 日上午7:30—11:00。第3 次弯沉复测结果如表6 所示，可知沥青路面弯沉评定结果合格。

表6 第3次弯沉复测

2.4 第2次交工验收弯沉

（1）测试过程及环境描述

9月12日，天气晴朗，白天最高温度34℃。省质监站对LM7标和LM6标组织第2次弯沉交工验收，此次交验只测试第1次交验时弯沉大于设计值路段。为降低温度对沥青路面弯沉的影响，省质监站与业主方、监理方、施工方共同确定弯沉测试时间从20:00 开始，检测LM7 标时发现路面温度仍然较高。检测LM6 标，时间已是凌晨2:00 点，此时路面温度已经降低，四方人员连续测试弯沉，早晨7:00完成测试。

（2）测试结果

经计算，LM7标弯沉测试结果经温度修正后的代表值仍有大于设计值的路段，但后半夜凌晨测试的LM6标范围内弯沉代表值均小于设计值，评定全部合格。

3 温度对沥青路面弯沉影响分析

3.1 弯沉测试数据分析

经过6次不同天气条件下的测试，同路段的弯沉代表值汇总如表7 所示，6 次弯沉测试结果趋势如图1所示。

表7 弯沉测试结果汇总表

图1 不同环境路面弯沉测试结果折线图

由表1～表7和图1可知：

（1）虽然经过温度修正，但是连续高温与常温测试结果相差较大。①～⑥号测试结果表明，高温季节，因受前一昼夜天气影响，连续高温比常温天气弯沉高50%～118%。

（2）表7 的①～⑥号测试中，弯沉代表值测试结果趋势基本一致，连续高温条件下弯沉值可能超过设计值，而常温测试弯沉值低于设计值。

（3）表7 的③～⑥号弯沉数据表明，高温季节，测试前5日气温相对稳定，温度对弯沉的影响主要集中在测试的前一昼夜时段。

（4）由表1～表6可知，高温季节太阳照射下，沥青路表温度迅速上升，对路面弯沉影响显著，故应尽量避免高温时段测试弯沉。

以上数据结果表明：温度对沥青路面弯沉影响大，弯沉修正系数除考虑路面厚度外，还需考虑温度修正条件、前5日的平均气温，尤其测试前一昼夜的天气条件。

3.2 温度对沥青路面弯沉影响原因分析

弯沉在高温下的变异性除给施工和检测带来不便外，还影响路面的使用性能。弯沉在高温季节变异性的原因主要有以下几种。

（1）沥青层热量散失程度影响

白天太阳高温照射下，沥青层内部温度积聚。夜晚气温逐渐下降，沥青表面层热量散失，表面温度随气温变化逐渐降低。但由于沥青表面层密实，中下面层内部热量无法随气温快速下降，内部温度高于表面温度。随着夜晚较低温度时间的延长，沥青层内部热量逐步传导散失，内部温度下降。这也解释了为何同种结构层前半夜弯沉较大而后半夜弯沉较小。

（2）沥青材质影响

路面结构中，基层作为承重层主要承担路面荷载。下面层和柔性基层作为次要承重层，在荷载作用下发生比半刚性基层较大的弹性变形。普通沥青混合料在高温条件下抗剪能力急剧下降，重载作用下回弹变形急剧增大。

（3）前一昼夜温度影响

高温季节，昼夜温差较小，中下面层的温度降低不多，持续高温天气导致沥青层内部热量无法有效释放，沥青层温度持续较高。在下雨或阴天，没有太阳照射，沥青层不会吸收热量，而热量持续散失，内部温度降低，从而致使第二日弯沉测试数据减小，这解释了①④⑤⑥与②③测试结果相差较大的原因。

4 结论

本文通过不同天气条件下的弯沉测试，对测试结果的差异性进行了分析研究，得出如下结论。

（1）持续高温条件对柔性基层沥青路面弯沉结果影响较大。

（2）弯沉测试要时刻监测路面温度，对弯沉修正取值需谨慎。综合路表温度及天气温度，按照规范测算的t不可一概而论，要重点考虑测试前一日天气影响。

（3）由于测试前一日天气状况不同，弯沉测试路段虽然路表温度差异较小，但评定结果相差较大。对于柔性基层沥青路面，连续高温天气交验弯沉不利，应尽量选择常温时日。

（4）沥青路面弯沉设计值需综合考量温度因素和沥青层结构厚度因素。