为改善沥青的性能,研究者在沥青改性剂方面已开展了大量研究,改性材料从橡胶、纤维、PE等拓展到了多种高分子材料,但沥青路面病害问题仍然比较严重。因此,探索新的改性剂依然具有重要的意义。本文利用聚氨酯优异高、低温性能和力学性能改性70#沥青,设计改性沥青组分比例,以70#沥青和SBS改性沥青作为对照组,研究和评价聚氨酯改性沥青的宏观性能,主要研究工作如下:（1）根据聚氨酯的基本指标、路用指标和改性沥青的基本性能指标优选出了1种产品,确定其掺量范围为15%～30%。为得到最佳制备工艺,采用正交试验法对工艺参数进行优化组合,得到改善高温性能的最佳工艺参数。（2）论文借助红外光谱仪（FTIR）揭示了聚氨酯改性沥青的机理,掺入聚氨酯后,沥青在3675cm-1和1018cm-1处的吸收峰消失,聚氨酯在2271cm-1处的吸收峰消失,而改性沥青在1723cm-1处出现新的吸收峰,表明聚氨酯主要与沥青中含有─OH和C─O类的有机物发生固化反应,以发挥其改性作用。同时,采用荧光显微镜观测相位结构,发现聚氨酯临界掺量为15%,掺量大于15%后,改性沥青呈现出聚氨酯─沥青双连续相,继续增加掺量,改性沥青性能提升幅度明显。（3）根据DSR试验结果,分析7种沥青的剪切应力η、剪切模量G*、相位角δ、车辙因子和粘温指数VTS指标,基于耗散能理论研究沥青的黏弹特性。结果表明:聚氨酯能够增加沥青中的弹性成分,提升其力学强度和抗车辙变形性能,在58℃时,5%聚氨酯改性沥青的抗剪强度和车辙因子较4%SBS改性沥青分别提升23%、7%;聚氨酯沥青的温度敏感性也具有改善效果,15%～30%聚氨酯改性沥青的VTS指标优于SBS改性沥青。（5）根据BBR试验结果,分析了7种沥青的弯曲劲度S、蠕变速率m和m/S,基于Burgers模型和耗散能理论分析沥青的低温蠕变特性和松弛特性。结果表明:聚氨酯能够提升沥青的低温柔韧性,降低其低温弹性,使沥青易通过变形释放温度应力产生的能量,增加耗散能,降低储存能,改善沥青的低温松弛性能,15%～30%聚氨酯改性沥青低温流变指标优于SBS改性沥青;在低温环境中,5%聚氨酯沥青的瞬时弹性模量E1低于70#沥青和SBS改性沥青,其通过变形释放温度应力的能力优于SBS改性沥青。（6）通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验研究5种沥青混合料的路用性能。结果表明,聚氨酯对混合料的高、低温性能和水稳定性具有改善效果,20%～30%聚氨酯改性沥青混合料的动稳定度Ds、弯拉应变εB和马歇尔强度指标优于SBS改性沥青。论文从微观结构和宏观性能的角度对聚氨酯改性沥青展开研究,基于流变学的相关理论分析了聚氨酯改性沥青的流变特性。同时,设计的20%～30%聚氨酯改性沥青的性能指标优于SBS改性沥青,具有推广应用的价值。