沥青在热-氧综合作用下极易发生老化,但在高温潮湿地区由于水的存在,导致沥青的老化行为更为复杂。因此,研究水-热-氧耦合作用对沥青路用性能和化学成分的影响,揭示湿热环境对沥青老化行为的作用机理,对改善湿热地区沥青路面耐久性具有重要理论意义和工程应用价值。本文基于我国极限高温及年平均相对湿度等气候资料,采用时温等效原理设计了沥青室内加速模拟湿热老化试验。通过DSR试验研究了湿热老化前后沥青的疲劳特性,分析了湿热环境下沥青性能的变化规律;基于粘弹性连续介质损伤（S-VECD）理论,建立了湿热耦合作用下沥青疲劳损伤的老化模型;综合应用电化学阻抗测试和数字图像模拟方法,探明了水氧耦合作用以及饱和水汽在沥青中的扩散规律,结合湿热老化前后沥青化学结构与特征官能团测试结果,揭示了沥青的湿热老化机理;结合不同气候条件下回收沥青及室内老化沥青路用性能的关联度分析,建立了不同老化条件下沥青老化动力学方程,提出了基于湿热气候特征分布的沥青老化性能控制指标。主要研究结论如下:（1）通过温度频率扫描和线性振幅扫描试验探明了湿热老化条件下沥青疲劳特性的变化规律,结果表明,随着老化温度、湿度和持续时间的增加,沥青的疲劳损伤显著增加,导致其抗疲劳性能下降,其中在湿度为50%时,沥青损伤曲线的变化最为明显。S-VECD模型中的疲劳参数A和B分别与复数模量或疲劳因子具有良好的线性关系,但疲劳参数B更适合代表沥青的湿热老化依赖性。实测疲劳寿命与采用S-VECD模型预测的沥青疲劳寿命在等式线附近分布的相关系数达0.92,呈现良好的一致性。（2）采用电化学阻抗测试了湿热老化过程中沥青的阻抗,发现沥青中水氧耦合扩散过程主要是水氧与沥青中极性基团结合的过程。由于SBS改性沥青中存在致密的网络结构,阻碍水汽和氧气向沥青内部的扩散,延缓了水分、氧气与沥青中极性基团的化学反应,减少了沥青内部的微活化中心,因此SBS改性沥青老化后的电容值远低于基质沥青。沥青水氧相对扩散系数表明,在不同湿热环境下沥青的电容值与老化时间存在显著的相关性,即log-0与√线性相关。经过饱和水汽传输后沥青样品的数字图像表征结果显示,SBS改性沥青内水汽的扩散深度比基质沥青浅,其质量分数占比仅有1E-9,结果进一步证实了SBS改性沥青中的网络结构阻碍了水汽扩散进程。（3）沥青的微观组成和结构测试结果显示,与热氧老化相比,湿热老化后沥青的羰基指数和亚砜基指数增加,而丁二烯指数下降明显,同时沥青湿热老化后脂肪族上的氢核Hsat增大,表明沥青湿热老化过程中因氧化反应和聚合反应的综合作用,发生了氢的取代和结构异化。此外,因水汽的存在,湿热老化后沥青内的酸类、醇类和醛类化合物明显增多,其归因于水汽中的羟基,证明了水汽在沥青组分和氧气的反应中起到辅助作用。（4）通过对湿热老化前后沥青宏观性能和微观指标的灰色关联度分析,发现两者存在较好的相关性。沥青中部分性能湿热老化方程的焦点位于当湿度为50%时的情况,如基质沥青中的复数模量指数和羰基指数以及改性沥青中的模量指数和脂肪族氢核指数,表明50%湿度对沥青这些性能指标的影响要大于70%湿度,也可推断出湿度与沥青的老化特性非正相关。（5）根据全国344个地级市气象站1961~2020年的累年7月平均最高气温以及累年平均相对湿度的气象数据,利用K-均值聚类法将其分为IⅤ五个湿热气候分区,结果表明Ⅲ区和Ⅴ区所在的地区,需要着重考虑湿度的影响。根据年均持续高温周期及湿度对Ⅴ区进行二次分区后,发现Ⅴ-e区的持续高温周期可高达88~111天。此外,结合沥青自然老化与室内模拟老化的关系,推荐了各分区的沥青湿热老化指标,为湿热地区沥青路面建设提供参考依据。