本论文以石墨烯改性沥青为研究对象,基于对改性沥青研究现状的综合分析,发现石墨烯改性沥青的研究大多处于高低温性能方面,而缺乏其耐久性能方面的研究。本文从不同方法制备的石墨烯特点入手,采用了氧化还原法制备的石墨烯(A类)、机械剥离法制备的普通石墨烯(B类),机械剥离法制备的表面改性石墨烯(C类)。从中找出与沥青相容性最好的石墨烯种类,并分析石墨烯的最佳掺量,开展石墨烯改性沥青耐久性能研究;最后分析了石墨烯改性沥青的改性机理。以熔融共混法为制备原理,采用高速剪切机进行石墨烯改性沥青的制备,分析三类石墨烯与基质沥青的相容性,再选择稳定性好的石墨烯制备石墨烯改性沥青。并采用了扫描电子显微镜(SEM)观测了三类石墨烯的微观形貌,从石墨烯片层的微观结构加以分析与基质沥青的相容性。将6种不同掺量的石墨烯改性沥青进行高低温性能研究,发现石墨烯的加入会改善基质沥青的高温性能,而低温性能有所降低;综合分析高、低温性能试验结果,得出石墨烯的最佳掺量为0.35%。以最佳掺量下的石墨烯改性沥青作为耐久性能研究对象,分别比较了基质沥青与石墨烯改性沥青在短期老化和长期老化后的性能变化情况,得出石墨烯改性沥青的耐热氧老化能力相对于基质沥青有明显改善。并对石墨烯改性沥青的耐老化机理进行了解释。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析沥青耐热氧老化机理,以定量分析的方法得出石墨烯改性沥青在两个老化阶段的羰基官能团指数和亚砜基官能团指数的变化率W均小于基质沥青的,说明加入石墨烯能抑制氧气的进入,对沥青的抗氧化老化能力有改善。采用动态剪切流变仪(DSR)研究基质沥青胶浆与石墨烯改性沥青胶浆的疲劳特性,在时间扫描试验应力控制模式下进行试验,结果表明石墨烯改性沥青胶浆的疲劳寿命明显高于基质沥青胶浆的疲劳寿命;同时研究了粉胶比(0.8~1.2)的变化对沥青疲劳寿命的影响,发现随粉胶比增大其疲劳寿命相应增大。并对石墨烯改性沥青胶浆的耐疲劳机理进行了解释。