沥青混凝土是我国高等级公路的主流铺面形式。受行车荷载和气候环境等因素影响,沥青路面易产生裂缝、松散和坑槽等病害,亟需先进的路面养护技术。沥青具有一定的自修复性能,利用封装修复剂的微胶囊增强沥青混凝土的自修复能力,以期将沥青路面中的微裂纹修复在萌芽状态、避免其发展成宏观病害,已成为沥青路面养护领域的研究热点。然而,自修复微胶囊存在破裂难以控制、修复效果和修复次数有限等技术瓶颈,制约了其在沥青路面中的推广应用。为此,本文基于仿生学理念,受蟾蜍卵的特殊隔室结构启发,通过微流控技术合成了封装修复剂的隔室纤维,该纤维中修复剂分布在不同的隔室内且释放时机不同,可望赋予沥青混凝土长期的、多次的裂纹自修复性能。主要研究成果如下:(1)基于隔室纤维的微流控制备机理以及微流控芯片处葵花籽油液滴的受力状况,确定了隔室纤维合成的工艺参数,并合成出封装葵花籽油的海藻酸钙隔室纤维(AF)、海藻酸钙/二氧化硅隔室纤维(CF)和海藻酸钙/氧化石墨烯隔室纤维(MRF)。采用荧光显微分析、扫描电镜、红外光谱、热重分析以及纳米压痕等试验研究了三种隔室纤维的形貌、结构、热稳定性、力学性能及微波加热特性。结果表明:三种隔室纤维中葵花籽油均以液滴的形式均匀分布在不同的隔室内,且三种隔室纤维的热稳定性和力学性能均满足沥青混凝土的成型要求;MRF具有优异的微波加热效果,含5%MRF的沥青升温速率可达3.4°C/s。(2)通过改进的拉伸试验,采用断裂强度恢复率研究了三种隔室纤维对沥青自修复性能的影响。结果表明:三种隔室纤维均可将沥青的自修复性能提高30%以上;微波作用10秒后,含5%MRF的沥青自修复率较纯沥青提高73.8%,表明微波加热和修复剂协同作用可显著提高MRF沥青的自修复性能。(3)制备了含有0.235%隔室纤维的AC-13沥青混凝土,通过CT扫描试验研究了隔室纤维在沥青砂浆中的分布状态,并研究了隔室纤维的掺入对沥青混凝土体积性能、高温车辙性能、低温抗裂性能、水敏感性和四点弯曲疲劳性能的影响。结果表明:隔室纤维在砂浆中分布均匀且结构完整,三种隔室纤维对沥青混凝土的体积性能影响不大,提高了沥青混凝土的高温性能和疲劳性能,略微降低了沥青混凝土的低温性能和抗水损性能。(4)通过三点弯曲强度恢复试验和疲劳寿命恢复试验研究了在有水及无水环境下CF和MRF对沥青混凝土自修复性能的影响,并通过红外光谱和扫描电镜研究了不同水溶液的作用机理。结果表明:CF沥青混凝土断裂强度恢复率最高可达65%。微波加热30秒后MRF沥青混凝土的断裂强度恢复率较CF沥青混凝土相对提高了24.7%,采用微波加热可多次修复MRF沥青混凝土内部裂纹;钠离子可腐蚀断裂面处的隔室纤维壁、促进修复剂释放,因而含有钠离子的盐碱环境对含隔室纤维的沥青混凝土的自修复具有促进作用。(5)利用荧光显微镜研究了隔室纤维对沥青混凝土的修复效果和作用机理,利用分子动力学模拟了葵花籽油在沥青中的扩散过程,基于隔室纤维中修复剂的作用机理对比研究了葵花籽油,机油和废食用油三种修复剂的修复性能。结果表明:隔室纤维修复沥青裂纹的过程包括隔室破裂、葵花籽油毛细流动填充裂纹、葵花籽油润湿沥青、葵花籽油在沥青中快速扩散、沥青粘度急剧减小并快速向裂纹区域流动、裂纹消失沥青性能恢复,破裂隔室的邻近隔室结构完整,为通过不同隔室的破裂对裂纹进行多次修复提供可能;MRF具有优异的微波加热能力,可使沥青迅速升温流动,快速修复裂纹;葵花籽油在沥青中的扩散可分为快速接触扩散和稳定扩散两个阶段,温度升高和沥青老化均使葵花籽油分子在沥青中的扩散系数增大;葵花籽油具有最优异的毛细流动能力、最快的浸润速度和最强的降粘效果,机油对沥青具有最大的浸润功和疲劳性能恢复能力;三种修复剂的修复效果不同,封装有不同修复剂的隔室纤维适用于不同交通环境的沥青路面。