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针对纳米材料和聚合物的特殊性质，本文以纳米材料和聚合物材料作为改性剂，制备性能良好的纳米复合改性沥青，研究其路用性能，为纳米材料在改性沥青领域的应用和发展奠定基础。 本文从选择材料入手，在了解纳米材料和聚合物等各类改性剂的性质与用途的基础上，拟定了纳米1号(nm-1)和纳米2号(nm-2)作为本文研究的两种纳米改性剂，以及聚合物A、C、D、E和F五种聚合物改性剂。通过正交试验设计和极差分析的方法，得到了各种因素和掺量对基质沥青各项性能指标的影响规律，在综合考虑各性能指标的基础上，确定了各因素水平之间的最佳组合，制备出3种纳米复合改性沥青。采用针入度指数PI、软化点、当量软化点、5℃延度、当量脆点、135℃布氏粘度及旋转薄膜烘箱老化试验等常规指标及SHRP试验等非常规指标对3种纳米复合改性沥青的高低温性能进行评价，并与AH-70＃基质沥青和5％A聚合物改性沥青进行了对比分析，研究结果表明，3种纳米复合改性沥青显著改善了基质沥青的高低温性能和温度敏感性，具备良好的抗老化性能。通过扫描电镜(SEM)对3种纳米复合改性沥青的微观形态进行了观察，分析了改性剂与基质沥青的相容性。 在室内混合料试验方面，通过马歇尔试验，确定了5种沥青混合料的最佳油石比。在此基础上，通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对比分析了AH-70#基质沥青、5％A聚合物改性沥青和3种纳米复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明:3种纳米复合改性沥青混合料的高低温性能和水稳定性较基质沥青混合料有了显著提高，其中3#纳米复合改性沥青混合料的高温抗车辙性能最优，动稳定度达到了6300（次/mm），9#纳米复合改性沥青混合料的低温抗裂性能最优，极限破坏应变达到4207.954με，2#纳米复合改性沥青混合料的抗水损害能力与5％A改性沥青混合料相比相差不大。因此，本文研究的纳米复合改性沥青能有效解决路面铺装中的病害问题，具有广阔的应用前景。