影响路面温度的因素及解析

影响路面温度的因素可分为外部因素和内部因素两类，如图3-2所示。外部因素指路面结构持续经受着周期性变化的各种外部环境的综合作用，内部因素是指结构层材料的热学特性。

影响路面结构温度的外部变量主要为气候条件，如太阳辐射（日照和云量）、气温、风速、降水量和蒸发量等。太阳直接辐射和大气散射辐射到路面的天空辐射的总和称为太阳总辐射，这是一种短波的热辐射。太阳总辐射到达路表面时，大部分被结构所吸收并转变为热量；其余部分则通过路表面的反射或散射而被射回到大气中。太阳总辐射被路面结构吸收和反射的比例受云层状况、路面的表面特征、降雨、降雪等因素的影响。气温受多种因素的影响；路面温度的变化与气温有很强的相关性。由于气温便于直接测定，常常作为影响路面温度的独立变量考虑。

路面辐射与大气逆辐射之差称为路面的有效辐射，这是一种长波的热辐射。若路面温度高于气温，则路面辐射要比大气逆辐射强，路面有效辐射为负值，表示通过路面和大气之间的长波辐射交换，路面是损失热量的。反之，若路面有效辐射为正值，则表示通过路面和大气之间的长波辐射交换，路面是获得热量的。路面有效辐射主要取决于路面表面和大气的温度状况，也与大气的相对湿度和云层状况有关。

在路面结构与大气接触的介质表面上，路面温度和气温之间的差异会导致由于传导和对流引起的热量交换。路面与大气之间的这种热交换主要取决于风速和路表面温度与气温的差值。

路面结构表面和大气之间复杂的热量交换，使路表面产生复杂的温度变化，从而造成路表面与其他部分的温度差异。路面结构中的这种温度差异促使热量在深度方向上由温度较高处向温度较低处传导，传导的速率以及温差的高低则取决于结构的内部因素，即路面材料的热特性。

路面材料的热特性是指材料的热传导率、热容量（比热）和对辐射热的吸收能力等。热传导率是单位长度的材料在单位温差下（即单位温度梯度条件下）、单位时间内垂直通过单位面积断面的热量，同材料的结构、空隙率和湿度有关。热容量系指使单位质量的物质产生单位温度变化时所需要的热量。材料的热传导率或热容量越高，则出现的温度梯度越低［3］。沥青混合料和水泥混凝土的热特性参数如表3-1所列。

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图3-2　环境因素对路面温度场的影响

表3-1　路面材料的热特性参数

分析表明，在众多外部变量中，气温对路面温度场的影响最为持久和显著。太阳辐射仅出现在白天，是促使路面温度在白天升高的重要因素，也是除气温之外最主要的影响因素。

路面结构与大气之间的热交换以及路面有效辐射虽然对路面温度也有重要影响，但是目前还无法从气象部门获得这方面的资料；风速也是影响路面与大气之间对流热交换的另一个重要因素。相对气温和太阳辐射而言，云层状况、大气的相对湿度、降水等环境因素仅对特定天气状况下的路面温度场有一定影响，且与气温和太阳辐射之间有一定的相关性，可以通过气温和太阳辐射部分地体现出来。