本文由重庆交通大学土木工程学院的孔令云和席晗合作完成，发表于《材料导报》2024年第38卷第1期。文章系统综述了道路沥青在紫外辐射作用下的老化机理、室内模拟试验方法、老化对沥青性能的影响以及抗老化材料的研究进展，为沥青紫外老化领域的深入研究提供了重要参考。
沥青路面在使用过程中长期暴露于太阳光紫外辐射下，尤其在高原等高辐射强度地区，紫外老化现象更为显著。紫外老化会导致沥青物理特性和化学组成发生变化，表现为黏塑性上升、低温和疲劳性能下降、裂缝增加，进而劣化路面耐久性和服役寿命。虽然沥青老化主要包括热氧老化和紫外老化两种形式，但目前对热氧老化的研究相对成熟，而紫外老化的研究进展较为缓慢。由于两种老化机理存在本质差异，热氧老化试验无法准确评估紫外老化性能，因此开展沥青紫外老化的系统研究具有重要理论和工程价值。
文章从自由基理论和胶体理论两个角度阐述了沥青紫外老化的机理。自由基理论认为，紫外光能量足以断裂沥青分子中的化学键（如C-H键413.0 kJ/mol、C-C键347.9 kJ/mol），引发自由基链式反应，产生氢过氧化物和羰基官能团，导致光氧化降解。胶体理论则从宏观角度解释了四组分（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）的转化过程：芳香分→胶质→沥青质，表现为软组分（饱和分+芳香分）向硬组分（胶质+沥青质）的转变，凝胶指数（Ic）增高，沥青逐渐由溶胶向凝胶结构转变。
由于自然老化过程缓慢，研究多采用人工加速老化方法。文章详细比较了五种紫外光源的特性： - 氙弧灯：光谱最接近太阳光，但加速倍率低 - 高压汞灯：辐射强度大（350-450nm），加速倍率高（氙弧灯的1.5-4倍） - 荧光紫外灯（UVA-313/UVA-340）：波长集中（300-400nm），加速效果好 - 金属卤素灯：全波段模拟但红外辐射强 - 日光碳弧灯：国内应用较少
试验中采用等效辐射量换算法建立室内外辐射量关系，通过公式t=t’kF/qr计算模拟时间，其中折减系数k取1.0-1.5。常用辐射强度为100-500 W/m²，可实现10倍以上的加速老化效果。
老化处理形式主要有三种： 1) 直接紫外老化：使用紫外老化箱模拟自然光照 2) 热氧预处理紫外老化：先进行TFOT短期热氧老化，再紫外老化 3) 水-热-紫外耦合老化：模拟实际环境中的多因素协同作用
宏观特性影响： - 物理性能：针入度和延度下降超50%，软化点和黏度上升，高温性能改善但低温性能劣化 - 流变性能：复数模量、车辙因子增大，相位角减小，抗车辙能力增强但疲劳性能下降
微观特性影响： - 四组分变化：芳香分大幅减少，沥青质显著增加，胶质视转化速率或增或稳 - 微观形貌：出现”蜂形”结构，蜂面积比随老化时间延长而减小 - 官能团变化：羰基和亚砜基指数增加，表明氧化程度加深
文章总结了各类抗老化材料的应用现状： - 无机纳米材料（如TiO₂、ZnO）：通过紫外屏蔽和催化降解作用延缓老化 - 有机紫外线吸收剂：吸收紫外能量并转化为热能 - 聚合物改性剂：提高沥青分子结构稳定性 - 复合抗老化体系：协同提升抗老化效果
作者指出当前研究存在以下局限性： 1) 老化机理研究深度不足，特别是微观层面的反应路径需进一步明确 2) 试验方法缺乏统一标准，不同研究结果可比性差 3) 室外实际老化监测数据缺乏 4) 微观数值模拟研究薄弱 5) 抗老化材料的针对性和长效性有待提高
未来研究应重点关注： - 多尺度老化机理研究 - 试验方法的标准化 - 实际环境老化监测技术 - 微观结构的数值模拟 - 高效靶向抗老化剂开发 - 综合防护措施的优化
该综述系统梳理了沥青紫外老化领域的研究现状，具有重要的学术价值和工程意义： 1) 为沥青老化机理研究提供了理论框架 2) 为室内加速老化试验方法的选择和优化提供了指导 3) 为抗老化材料的开发和评价建立了参考体系 4) 为延长沥青路面使用寿命提供了技术思路 5) 指明了未来研究的重点方向，有助于推动该领域的深入发展
文章特别强调，由于紫外老化与热氧老化的机理差异，需要建立专门针对紫外老化的评价体系和方法标准，这对于高原等高辐射地区的路面建设和养护具有特殊重要性。