本文献为Yu Chen, Hainian Wang, Zhanping You, Nabil Hossiney四位作者合作发表的学术综述文章。Yu Chen和Hainian Wang所属机构为Chang’an University（长安大学），Zhanping You所属机构为Michigan Technological University，Nabil Hossiney所属机构为Christ University。该论文发表于《Construction and Building Materials》期刊，第263卷，2020年，论文于2020年7月8日被接收，同年7月24日在线发表，其数字对象标识符（DOI）为https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120219。

论文的主题是全面回顾和评述相变材料（Phase Change Material, PCM）在沥青混合料中的应用。作者指出，利用相变材料的潜热存储能力来调节沥青路面温度，是一种创新的方法，旨在缓解与温度相关的路面病害，如温度裂缝和车辙。该综述旨在系统梳理和总结该领域的研究成果，为未来的研究和工程应用提供清晰的指引和参考。

论文首先对应用于沥青混合料的相变材料进行了分类。文章指出，根据材料性质，相变材料可分为有机、无机和共晶三大类。其中，有机相变材料因其化学稳定性高、热容量大、无毒无腐蚀性、无过冷现象以及在多次相变循环后性能稳定等优点，在沥青混合料中应用最广泛。文章进一步细化，有机PCM主要包括石蜡、脂肪酸、聚乙二醇（Polyethylene Glycol, PEG）及其共晶混合物。例如，正十四烷（n-tetradecane）因其相变温度较低（约5-6℃），被广泛用于调节沥青路面的低温性能以缓解温缩裂缝；而PEG（特别是分子量2000、4000、6000）则因其相变温度较高（通常在40℃以上），被用于降低路面高温以缓解车辙。此外，脂肪酸如月桂酸、豆蔻酸和棕榈酸，以及金属材料如镍钛合金等也有研究。文章强调，PCM的选择关键标准是其相变温度和潜热值，需与目标调节的路面温度范围相匹配（例如，缓解低温开裂需相变温度高于5℃，缓解车辙需相变温度低于40℃）。

论文的核心部分之一详细讨论了将相变材料掺入沥青混合料的方法，其核心挑战在于防止相变材料在高温拌和、摊铺碾压及长期使用过程中发生泄漏。文章总结了三种主要的封装或稳定技术以解决此问题。第一种是定形相变材料（shape-stabilized PCM, SSPCM）。这种方法利用具有多孔结构的载体材料（如膨胀石墨、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、有机蒙脱土等），通过真空浸渍等技术将液态PCM吸附到孔隙中，依靠毛细管力和表面张力将PCM限制在孔隙内。这种方法操作相对简单，且载体材料本身（如膨胀石墨）有时还能提高复合材料的导热性。第二种是微胶囊封装（microencapsulation）。这是应用最广泛的方法，通过在高分子材料（如三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树脂）形成的微米级胶囊壳内包裹PCM芯材。微胶囊化不仅能有效防止泄漏，还能增加传热面积，且其聚合物壳有时对沥青的流变性能影响较小，甚至能改善低温性能。第三种是宏胶囊封装（macroencapsulation），通常是将PCM浸渍到多孔的轻质骨料（Lightweight Aggregate, LWA）中，如膨胀粘土、膨胀珍珠岩、粉煤灰陶粒等，有时还需对浸渍后的骨料进行防水涂层处理。在掺入方式上，主要分为两种：一是作为矿物填料替代物，即将制备好的微胶囊PCM或SSPCM细粉部分或全部替代常规矿粉；二是作为细骨料或粗骨料替代物，即使用尺寸较大的微胶囊颗粒或浸渍了PCM的轻质骨料替代部分天然骨料。文章指出，选择哪种方法取决于PCM产品的粒径、稳定性和目标功能。

接着，论文系统回顾了相变材料的物理化学性质表征方法及相关研究发现。通过X射线衍射（XRD）分析发现，PCM与载体材料之间通常没有新的化学键生成，主要是物理吸附和氢键作用，PCM的晶体结构基本得以保持，但结晶度可能会因空间限制而降低。扫描电子显微镜（SEM）被用于观察材料的微观形貌，证实了PCM成功填充到载体孔隙中，以及微胶囊的球形结构和壳层完整性。差示扫描量热法（DSC）是评估相变性能的关键技术，用于测量相变温度和潜热值。研究发现，复合PCM的实测潜热通常低于根据PCM含量计算的理论值，部分热量可能被载体材料存储或由于PCM结晶受限所致。热重分析（TGA）表明，大多数封装或定形PCM在沥青混合料拌和温度（如160℃）下具有良好的热稳定性，质量损失很小。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析进一步证实了PCM与载体/壳层之间没有发生明显的化学反应。此外，文章还指出，经过多次（如100次）热循环后，许多复合PCM的相变温度和潜热变化不大，显示出良好的热可靠性。

论文另一重点内容是分析相变材料的热学性能及其对沥青路面的调温效果。热学性能参数包括比热容、热扩散率和导热系数。研究表明，添加PCM通常会提高沥青混合料的比热容，特别是在相变温度区间。导热系数的变化则不一，一些高导热载体（如膨胀石墨）的加入会提高复合材料的导热性，从而加速热量传递；而一些聚合物壳层则可能降低整体导热率。在调温效果方面，大量实验室模拟和少量现场测试表明，掺加PCM可以有效减缓沥青混合料在加热过程中的升温速率和在冷却过程中的降温速率，在相变温度区间内形成一个“温度平台”，从而降低路面的峰值温度和温度梯度。例如，有研究报道了夏季白天路面最高温度可降低1.1℃至9.1℃不等，具体效果取决于PCM类型、掺量、环境条件和路面结构。为了量化调温能力，文章介绍了“潜热累积温度值”（Latent Heat Accumulated Temperature Value, LHATV）和“潜热调温指数”（Latent Heat Thermoregulation Index, LHTI）两个指标。LHATV表示有/无PCM的曲线之间的面积差，反映总体调温量；LHTI是LHATV与最大温差和达到该温差所需时间的乘积之比，反映调温效率。数值模拟研究也被用于预测PCM改性路面结构的瞬态温度场，结果验证了其调温潜力，但也提示如果PCM层布置不当或热物性参数选择不佳，可能反而导致温度升高。

论文还全面评估了相变材料对沥青胶结料和沥青混合料路用性能的影响，并指出目前研究结果存在不一致性（mixed results）。对于沥青胶结料：直接掺加液态石蜡（如正十四烷）会显著降低沥青的稠度（针入度增加、软化点降低）和复数剪切模量，使其变软，这可能不利于高温性能，且PCM可能未以潜热形式存储能量。而掺加微胶囊化PCM对沥青常规物理指标（针入度、软化点、延度）影响较小，某些情况下甚至能略微改善低温延度。流变性能方面，微胶囊PCM的添加可能降低沥青的复数剪切模量，尤其是在低温下，这有助于改善抗裂性；但也可能增加高温下的车辙因子（G*/sinδ），这取决于PCM的类型、掺量和测试温度。对于沥青混合料：水稳定性方面，结果不一。一些研究表明PCM的加入可能导致残留稳定度或冻融劈裂强度比略有下降，可能与PCM材料本身的亲水性或微量泄漏有关；而另一些研究（特别是针对多孔沥青混合料）发现，PCM能延长内部水分结冰时间，改善冻融体积稳定性。高温抗车辙性能：多数研究表明，掺加PCM会降低混合料的动稳定度或增加汉堡车辙试验的变形深度，即可能削弱高温稳定性。这主要是因为在高温下PCM发生相变吸热，使得沥青胶结料实际所处的温度相对降低，但如果在高于PCM相变点的温度下测试，PCM已完全液化，其“温度缓冲”作用消失，而PCM材料本身可能较软，从而加剧变形。低温抗裂性能：结果同样复杂。有些研究发现PCM的加入降低了弯曲梁流变试验的蠕变劲度，提高了断裂能，有利于低温抗裂；但也有研究显示劲度模量增加，m值降低，或三点弯曲试验的破坏应变下降。这种差异与PCM种类、掺量、测试温度与PCM相变点的相对关系密切相关。

基于以上全面的回顾，论文得出了明确的结论。首先，PEG和正十四烷分别是调节沥青路面高、低温最常用的相变材料。其次，微胶囊化是防止泄漏最常用的技术，而定形相变材料中载体材料的吸附能力至关重要。再次，PCM与载体材料之间通常不发生化学反应。复次，沥青混合料的潜热存储能力取决于PCM类型及其掺量。最后，高潜热和高导热系数的PCM是确保有效热调节的首选。然而，PCM对沥青胶结料流变性能以及混合料路用性能（水稳定性、车辙、低温开裂）的影响结果不一，存在矛盾。这突显了在选择和应用PCM时，必须在其热调节效益与对机械性能的潜在影响之间进行仔细权衡。

该综述论文的重要意义和价值在于：首先，它首次对PCM在沥青混合料中的应用研究进行了系统、全面的梳理和总结，涵盖了从材料分类、制备方法、性能表征到路用效果评估的完整链条，为该领域的研究人员提供了清晰的“知识地图”。其次，文章明确指出了当前研究中存在的矛盾和不足，特别是PCM对路用性能影响的“不一致结果”，这为未来研究指明了需要重点攻关和厘清的方向，例如开发新型高性能PCM、优化掺入工艺、建立更完善的性能评价体系等。最后，文章强调了跨学科合作（物理学、化学、土木工程）的重要性，以开发出既能高效调温又能承受施工和服役期间力学作用的新型PCM，并呼吁进行试验路验证，这对其从实验室走向工程应用具有重要的指导价值。这篇综述是相变材料在沥青路面领域研究的一份里程碑式文献，对该技术的健康发展和未来突破奠定了坚实的文献基础。