在各种公路类型中，沥青路面因平整度好、行车舒适、施工期短、养护方便等优点在道路建设中占有重要地位。然而研究表明，沥青路面在太阳直射和环境热交换等作用下，面层的温度可达65℃以上，极易发生各种高温病害，不仅如此，黑色沥青路面吸收太阳辐射能力极强，加剧城市热岛效应。目前，减轻路面高温病害的方法主要分为两种，一是提高沥青混合料性能，“被动地”接受高温对沥青路面的影响，如改性沥青、调整集料级配等；二是开发凉爽路面技术“主动地”调控温度，如热反射路面、热阻路面和相变调温路面等。其中，相变材料在其他领域已取得显著的研究成果，其在道路程领域的研究也在悄然兴起。

为缓解夏季热岛效应和减少路面病害，“凉爽路面”已从概念得到落实，其中相变材料因其自动控温的特性受到了道路工程研究人员青睐。介绍了相变材料的分类及其特点，概述了路面传热机理模型和影响因素。针对直掺相变沥青性能劣化的问题，提出了复合相变材料技术并展开介绍其应用效果。还总结归纳了相变改性沥青控温效果测试方法的优缺点，综述了复合相变材料对沥青及沥青混合料的降温效果和性能影响，最后指出了当前路用相变材料应深入研究的方向，并对复合相变材料泄漏问题提出了改进方法与展望。

1.1 相变材料分类

相变材料（PCM）是一种吸收或释放热量时相态发生转变而自身温度几乎不变的绿色储能材料，按化学成分可分为无机、有机和共晶相变材料。无机相变材料包括熔融盐、水合盐、金属合金等，熔融盐与金属合金的相变温度过高而不适用于路面，水合盐种类多、成本低、相变温度范围广、相变焓高，但其相变过程存在过冷度高和相分离问题，在道路工程鲜有应用。有机相变材料具有过冷度低、无相分离、性能稳定等优点，然而泄漏问题和体积膨胀问题也限制了其发挥。共晶相变材料是指两种或两种以上相变材料共混的混合物，其熔点低于任一组分。

1.2 复合相变材料

由于相变材料直接使用会影响到沥青路面的使用寿命，通常会对相变材料进行微胶囊处理或定形吸附处理，使其具有稳定的形态结构和减少泄漏。

1.2.1 相变微胶囊

相变微胶囊是指以无机或有机材料完全包裹相变材料，使其与外界隔绝并保持一定的形状，如图1。相变微胶囊能够满足施工要求，但需要重视其破损后对沥青性能的影响，因此可从微胶囊壁材和掺量入手，在降低微胶囊破损率的前提下，减小相变材料泄漏含量对路面性能影响。

图1 微胶囊结构图

1.2.2 定形相变材料

定形相变材料是指利用载体材料孔隙毛细作用力将液态相变材料吸附在孔隙中，降低相变材料泄漏率，提高相变材料导热性能。常见的载体材料有膨胀石墨、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等。表1总结了部分适用于沥青路面使用的定形相变材料及其热物性能。由表1可知，由于吸附量等原因，定形相变材料并不能完全保留相变材料的相变焓，但过量的吸附比例会使相变材料泄漏而影响沥青路面性能，因此在保证相变材料泄漏率减小的前提下，载体材料对相变材料的吸附越多，降温效果越好。

表1  常见复合相变材料热性能

综上所述，通过对相变材料进行复合，能够有效保证相变材料性质的稳定，确保其能够在沥青路面中发挥吸热作用，然而也要警惕微胶囊破裂和定形载体吸附效果减弱时，相变微胶囊泄漏带给沥青的负面影响。

沥青路面传热模式包括辐射、传导和对流等，其中在路面结构中传热主导地位的是热传导，而影响路面受热则与太阳辐射率与反射率、路面材料热物性能（如导热系数、密度与比热容等）有关。

相变材料的控温机理可大致总结为：相变材料加入沥青路面后通过相变吸收热量，相当于提高路面材料的热容，间接提高路面热阻，从而降低沥青路面温度。

道路工程应用相变材料的主要目的是利用其相变特性来调控路面温度，从而减少高温对沥青路面的病害。由于相变材料的存在，太阳辐射至路面的能量因PCM的相变而被大量吸收，降低了路面的热扩散率和升温速率，使路面维持在一个恒定的温度水平。

3.1 路用相变材料优选原则

选择相变材料应用在道路工程时应充分考虑气候环境、路面类型、交通荷载和调温效果等因素，因此应满足以下要求。

（1）合适的相变温度和相变焓：为避免沥青软化，要求路用相变材料在软化点之下发生相变，而理想的相变温度应在35~50℃，相变焓则表示吸收潜热量大小，因此相变焓越大，吸收热量越多，降温效果越明显，两者可通过差式扫描热量仪（DSC）测定。

（2）良好的热稳定性：热拌沥青混合料的拌和温度可达180℃，这就要求路用相变材料在高温下不分解。

（3）良好的循环稳定性：要求相变材料在使用过程中经反复相变仍能有效地吸收/释放热量。

（4）化学兼容性和体积稳定性：要求路用相变材料对沥青危害小且体积变化稳定[15]。

（4）优异的导热率：为提高控温效率，要求掺入路面的相变材料具有高导热率。

（5）材料来源广泛且经济。

3.2 控温效果

相变材料作为一种新型的路用材料，其控温效果测试方法尚未完善，目前研究学者自主设计的控温测试方法可总结为钨灯辐射法、恒温加热法和成形控温法，3种测试方法优缺点如表2所示。相变材料的加入能够有效调控路面温度，改善沥青的温度敏感性，提高沥青路面的使用性能。

表2  控温效果测试方法及优缺点

3.3 相变材料对沥青路用性能研究

3.3.1相变材料对沥青性能研究

相变材料加入沥青路面分为湿法（改性沥青法）和干法（等体积替代法）。湿法制备改性沥青又可分为直掺法和制备复合相变材料掺入法。将相变材料直接掺入沥青中，沥青会阻碍PCM的相变，减弱相变吸热作用，且固态的PCM会增大沥青的温度敏感性和应力敏感性，影响沥青的使用性能。

3.3.2 相变沥青混合料路用性能研究

相变材料相变前后对于沥青的性能影响截然不同，而微胶囊处理或定形吸附能够显著降低相变材料对沥青的劣化，但仍需要考虑微胶囊的破裂和吸附泄漏。相变材料对沥青混合料的高温稳定性和水稳定性影响较为显著，原因主要可能在于相变材料自身泄漏和试验条件：相变材料在沥青混合料试件成型过程中泄漏，而高温稳定性和水稳定性能试验温度通常为60℃，此时相变材料已然发生相变，试件力学性能下降，车辙深度增大，残留稳定度下降。

在沥青路面中使用相变材料能够有效调控沥青路面的温度，减少路面病害的发生，将其微胶囊处理或定形吸附可显著降低其对沥青及沥青混合料性能的影响。基于沥青路面对相变材料要求，路用相变材料研究方兴未艾。目前路用相变材料研究仍处于起步阶段，其对沥青路面性能影响机理尚在探索，对此作出以下展望。

（1）应研发更多路用相变材料以适应我国多样化气候条件。

（2）复合相变材料在沥青中仍存在泄漏问题，可从提高微胶囊壁材力学强度或对定形载体改性入手，减少相变材料的泄漏；

（3）现阶段的研究中，相变材料调温效果测试方法尚未统一，需要进一步规范完善；

（4）针对相变材料对沥青路面性能的影响结果，需要研究不同条件下，相变材料对沥青及沥青混合料路用性能的影响机理。