为改善沥青路面的路用性能并延长其使用寿命,有必要对沥青结合料进行改性,研究改性沥青的性能。本文提出采用聚氨酯树脂对沥青改性,选用了三种不同类型的聚氨酯树脂对70#基质沥青进行改性,首先通过对比分析改性沥青针入度、软化点、延度等常规性能指标的变化,确定出聚氨酯(PU)改性剂的最佳掺量。通过对比不同类型PU改性沥青体系的性能指标得出最佳的聚氨酯树脂类型。采用离析试验与荧光显微镜试验对改性沥青的相容性进行研究,确定了改性沥青中相容剂的最佳掺量。采用粘度试验研究了改性沥青的粘温特性与储存稳定性,得出了PU改性沥青的粘温指数(VTS)及拌和温度与压实温度间的关系,并指出当温度一定时,粘度随时间几乎不变,说明聚氨酯改性沥青有良好的储存稳定性;借助测力延度试验(FDT)对改性沥青的力学性能进行研究,结果表明:聚醚型聚氨酯(JM-PU)改性沥青掺量为11%时力学性能最好,且聚醚型改性沥青的力学性能优于其他两种类型的改性沥青。用旋转薄膜烘箱试验研究了改性沥青的老化性能,用软化点增量ΔT、延度保留率ΔH和粘度老化指数VAI评价改性沥青的抗老化性能,结果表明:JM-PU改性沥青掺量为11%时,抗老化性能最好;比较不同类型改性沥青的抗老化性能,结果指出JM-PU改性沥青的抗老化性能优于其他两种类型改性沥青。分别采用动态剪切流变(DSR)试验和简支梁弯曲蠕变(BBR)试验研究了PU改性沥青的高温和低温性能,通过DSR分析得到的复数模量、相位角和车辙因子结果表明:当掺量为11%时JM-PU改性沥青有良好的高温稳定性,且此掺量下改性沥青的抗车辙性能最好。另外,JM-PU改性沥青的高温性能优于其他两种类型的改性沥青。分析了JM-PU改性沥青的疲劳温度,得出当PU掺量为11%,疲劳温度基本达到最大值,随掺量的增加,疲劳温度基本处于稳定的状态;BBR试验指出:JM-PU改性沥青有良好的低温性能,当掺量为11%时低温性能最好。通过对比三种类型改性沥青的m值和S值发现,三种类型改性沥青的低温性能较基质沥青都有一定程度的改善,但改善效果最好的是JM-PU改性沥青。借助傅立叶红外光谱法(FTIR),从微观结构和化学组成方面对PU改性沥青的机理进行了分析,研究表明:PU改性沥青体系中发生了化学反应,说明PU改性沥青不仅仅是物理改性;采用差热扫描量热(DSC)分析了PU改性沥青的温度稳定性,结果表明:JM-PU改性沥青的DSC曲线较为平坦,温度稳定性较好;通过原子力显微镜(AFM)试验分析了沥青老化前后的微观形貌,结果表明:老化前后沥青的“蜂状”结构发生了变化,PU改性剂的加入,能够改善老化后沥青质的分散状况。最后,通过室内试验,对改性沥青混合料的路用性能进行研究,结果指出:聚氨酯改性沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能及水稳定性均优于基质沥青,高温性能略逊于SBS改性沥青混合料,但低温抗裂性能及水稳定性均优于SBS改性沥青混合料。