沥青路面因平整性好、抗滑耐磨性好、行车舒适、维护方便等优点广泛应用于各类道路。随着我国道路交通迅速发展,林区、景区、农村等道路的里程也逐渐增加。处于阴暗、潮湿、污染环境下的沥青路面上存活大量微生物群,因分解沥青轻质组分致使沥青老化,导致沥青路面出现早期破坏。然而,目前关于沥青老化的研究主要集中在热氧、紫外等老化方面,很少关注沥青路面上不同微生物群对沥青的老化行为,缺乏沥青生物老化机理研究。因此,本文模拟沥青路面上微生物存活及对沥青的老化环境,分别研究了单菌种微生物及复合微生物菌群对沥青的老化行为和机理,研发了复合抗微生物老化剂,并分析了复合抗老化剂对沥青路面使用性能的影响,对提高沥青路面抗生物老化性能、延长使用寿命具有重要意义。首先,甄选林区、景区、农村等沥青路面上具有代表性的菌种进行室内培养,然后进行微生物老化试验。采用环境扫描电镜(ESEM)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM)探究单菌种对沥青的老化行为。结果表明,微生物优先利用沥青中轻质组分作为营养源,在沥青表面繁殖并形成孔洞。枯草芽孢杆菌(BS)和地衣芽孢杆菌(BL)对轻质组分有较强的降解能力,而铜绿假单胞菌(PA)对结构较复杂的组分仍有降解能力。老化后沥青的分子量分布趋于集中,羰基和亚砜基含量没有明显增加,沥青表面整体粗糙度降低。BS、BL和PA对轻质组分的老化速度较快,对胶质和沥青质降解较困难。BS具有更高的前期活性,PA降解速率介于BS和BL之间,其前期活性和降解速率相对稳定。其次,为了模拟沥青路面上存活的菌群,按不同比例将BS、BL和PA混合培养,形成复合微生物菌群,并优选了更适合复合微生物菌群的培养基。利用ESEM、GPC、FTIR和AFM研究复合微生物菌群对沥青的老化行为。研究发现,培养基中蛋白胨含量对菌群的繁殖有明显影响,培养基II中的成分配方提高了复合菌群的降解能力。复合微生物菌群优先降解沥青中轻质组分,对大分子物质的降解能力较弱。老化后沥青中小分子含量减少,分子量分布变窄,羰基和亚砜基的含量变化不明显,但亚甲基含量降低。S2菌群对沥青的降解作用优于S1和S3。复合微生物菌群老化降低了沥青的最大粘附力,使沥青粘度下降,老化后沥青弹性模量有增大的趋势。然后,根据复合微生物菌群对沥青的老化机理,优选针对典型菌种的抗老化剂。将筛选出的抗老化剂进行复配,利用FTIR、GPC、X射线衍射(XRD)和光电子能谱(XPS)探究复合抗老化改性沥青的抗老化性能。结果表明,由于复合抗老化剂的加入,改性沥青中大分子物质含量增加。沥青中碳元素主要以碳-氢键和碳-碳单键存在。随着老化时间增加,改性沥青中抗老化剂成分不断分解,使大分子含量减小,羟基含量不断下降,烃类中C元素占比也降低。复合抗老化剂在沥青中能够分散均匀且保持了完整的晶体结构,FH1复合抗老化剂的抗老化效果优于其它两种抗老化剂,抗老化剂的加入明显抑制了微生物对沥青的老化。最后,采用沥青常规性能试验以及沥青混合料车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验,研究了复合抗生物老化剂对沥青及其混合料路用性能的影响。研究发现,复合抗生物老化剂对沥青的常规性能没有产生较大影响;复合抗生物老化剂有利于提高沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,略微降低沥青混合料的低温抗裂性,但是均满足实际施工规范要求,复合抗生物老化改性沥青混合料具备良好的路用性能。总之,本文揭示了林区、景区、农村等道路沥青路面上典型微生物对沥青的老化机理,研发了针对微生物老化的复合抗老化剂,减少了阴暗、潮湿、污染环境下沥青路面的微生物老化,对完善沥青老化机理、提高沥青路面耐久性具有重要意义。