大空隙沥青混凝土结构作为一种功能性道路面层结构,在提高行车安全、降低路面噪音的同时,还能够快速排除路面积水,减轻城市排水系统的负担、缓解城市热岛效应,也是海绵城市建设中道路工程领域主要应用措施,因此具有非常广阔的发展前景。但大空隙的特性也导致其更易受到水-温等自然环境损伤作用,大大降低使用寿命。为此,本文充分考虑大空隙沥青混凝土结构服役期的实际环境条件,从高粘沥青开发、级配优化、水温损伤特性评价等方面针对性的研究大空隙沥青混凝土结构的耐久性提升技术,为大空隙沥青路面在海绵城市建设发展过程中的推广应用提供必要的研究基础。首先,基于正交试验设计法对基质沥青进行复合改性,采用SBS作为改性主剂,确保改性沥青具有良好的高低温性能,在此基础上将增粘树脂作为辅助剂进一步提高沥青粘度,同时添加增塑剂,提高改性过程相容性与稳定性并降低沥青粘性以满足施工和易性要求;依据正交试验结果,对60℃动力粘度、软化点、135℃布氏粘度等关键性能指标分析,综合考虑性能与成本,确定高粘改性沥青最佳配比方案。研究表明:自研的高粘沥青各项基础性能均满足规范要求,60℃动力粘度关键性指标超过60000Pa·s,135℃布氏粘度小于3 Pa·s,具备高粘度的同时还满足施工和易性的要求,在后续的混合料路用性能试验中也有良好的性能表现;此外,与较常用的干法高粘沥青（添加高粘添加剂）方案相比,采用本配方生产高粘沥青能够节约近30%的材料成本。其次,基于逐级填充理论进行粗集料振实密度实验,通过嵌实系数优选粗集料配比,再通过主骨架填充设计法确定最佳粗细集料配比,从而确定大空隙沥青混凝土基础级配;改变基础级配关键筛孔通过率,得到不同混合料组成级配,通过贯入试验评价不同组成级配的嵌挤状态,并结合马歇尔试验结果优选粗、中、细三种级配;研究粗、中、细三种级配以及回收粉和聚酯纤维对于混合料路用性能的影响。结果表明:粗中细三种级配中,基础的中级配大空隙沥青混合料的高温性能最优,动稳定度达到6849次/mm且渗水系数达到4277ml/min,由此可见,本研究提出的大空隙沥青混凝土级配设计方案能够在满足排水功能性的同时,拥有最佳的骨架嵌挤能力;此外,采用回收粉替换等质量矿粉并不会影响混合料渗水性能,但会对混合料水稳定性和高温性能产生不利影响,而掺加聚酯纤维能提升大空隙沥青混凝土的路用性能。最后,基于室内水温损伤工况,对60℃热水浴、清水冻融循环以及5%融雪盐冻融循环作用后的混合料试件进行飞散试验,分析级配组成与外加剂对于大空隙沥青混凝土结构耐久性衰变影响。结果表明:冻融循环较热水浴对混合料抗剥落性能的不利影响更严重,融雪盐会加重冻融循环作用下混合料的飞散损失;混合料水损害程度与级配组成密切相关,粗集料占比越多,混合料抗松散性能越差,反之亦然;回收粉会加速混合料水损伤破坏进程,在大空隙沥青混凝土组成设计过程中应禁止使用回收粉,并严格控制矿料中的含泥量;适当添加聚酯纤维的大空隙沥青混凝土结构的抗松散性能、水稳定性、高温性能均有改善效果,建议大空隙沥青混凝土中使用0.1%的聚酯纤维。