针对我国高等级公路沥青路面车流量大、重载、超载严重的特点,添加改性剂对沥青材料进行改性是提高沥青材料的路用性能的有效途径。针对现有的国内外改性剂的应用现状,提出将废旧轮胎热解炭黑作为改性剂。目前,废旧轮胎量日益增长造成的“黑色污染”已是全世界面临的环境问题,将废旧轮胎热解生成的再成炭黑用于沥青改性是大量消耗废旧轮胎并使废物增值的有效办法。本文论述了国内外在废旧轮胎热解炭黑改性沥青方面的理论研究及应用现状,选取了金匙牌热解炭黑,通过灰关联分析和正交试验分析,在考虑了多个工艺条件的基础上确定了热解炭黑改性沥青的最佳工艺参数,然后探索了环保新型外掺剂对热解炭黑改性沥青的影响,并与添加了芳烃油的热解炭黑改性沥青性能进行对比,确定了外掺剂的最佳掺量。同时为了对比SBS与热解炭黑两种改性剂的性能差异,对SBS掺量为4.5%的改性沥青与SBS掺量为4%、热解炭黑掺量为15%的SBS-炭黑改性沥青进行性能对比,并研究了热解炭黑的掺入是否会影响电化学滴定法对SBS掺量的检测。为了评价热解炭黑改性沥青混合料的路用性能,设计了 AC-13、AC-20两种级配,并在这两种常用级配下对四种沥青混合料进行测试。这四种沥青混合料中使用的沥青分别为基质沥青、热解炭黑改性沥青、SBS改性沥青、SBS-炭黑改性沥青。测试中通过马歇尔试验确定了四种混合料的最佳油石比及各项马歇尔指标,并分别拌制了基质沥青混合料、热解炭黑改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料、SBS-炭黑改性沥青混合料。对沥青混合料的水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性能进行室内试验,研究对比了沥青混凝土的浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温破坏强度、最大弯拉应变、低温劈裂劲度模量等参数,并针对水稳定性能进行了汉堡车辙试验,对热解炭黑改性沥青混合料路用性能指标进行了全面的试验研究,总结出了热解炭黑对沥青混合料路用性能的影响规律。最后在技术性能、经济、再生环保等方面对四种沥青混合料进行了分析比对,结果表明热解炭黑改性沥青混合料技术性能优异,经济可比性强。热解炭黑改性沥青混合料应用于高等级公路沥青路面,具有良好的推广应用前景。