随着经济飞速发展,交通量及轴载都在快速增加,这无疑给路面的承载能力带来了巨大考验,提升路面的模量可以缓解重载及长大陡坡下车辙及其他病害的生成。提高道路模量常采用外掺改性剂或者使用低标号硬质沥青的方法。高模量沥青结合料及其混合料技术属于出现较晚的高性能路面材料研究技术,目前我国正在积极吸取经验,探索适合本土的高模量沥青路面设计方法。本研究应用常见的HM-A、HM-B两种改性剂以及20号硬质沥青、SBS I-D级改性沥青制备高模量沥青及混合料,从沥青结合料的基础物理性能指标、微观结构、流变学性能及混合料的路用性能全方面探究不同添加剂/结合料对于沥青及混合料性能的影响;通过有限元软件分析高模量面层最佳修筑位置及路面结构组合,结合经济效益分析,为高模量路面工程应用提供理论支持。本文首先展开研究的是高模量沥青结合料的微观性能研究,采用溶胀的方法制备外掺剂改性沥青,通过差示热量扫描（DSC）、红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）从微观角度分析了各高模量沥青的熵焓变化、物质组成、微观形貌。试验结果表明各改性沥青均可以减小路面工作区温度范围内的吸热量,提升沥青的热稳定性;HM-A与改性剂是以小颗粒被包裹的状态存在,其他改性剂均与沥青发生了熔融共混,状态稳定;各改性剂与沥青之间没有反应生成新官能团,是以物理共混的形式存在的。其次对不同沥青结合料进行流变学试验,通过DSR、MSCR试验发现外掺剂可以大幅度提升沥青的抗车辙因子和弹性恢复率,提升效果与改性沥青中共混物相态的稳定性有关,物相越均匀,高温性能越稳定。通过BBR试验结果发现外掺剂对沥青的低温性能不利。通过布氏粘度试验发现改性剂可以提升沥青的抗老化性能。再次是对高模量沥青混合料进行各项路用性能试验以及动态模量试验,结果表明添加剂可以显著提升路面的模量和高低温、水稳性以及耐疲劳性,不同外掺剂改性提升的侧重效果也各不相同。HM-A改性沥青混合料主要性能特点是刚度、弹性模量大,水稳性较弱;HM-B相比HM-A柔韧性和水稳性较强;硬质沥青刚度很大,高温性能和水稳性能较好,低温性能差;SBS性能比较中和,抵抗水损害和耐疲劳性能较强。最后运用有限元软件对不同的道路结构进行力学响应分析,探究出采用高模量沥青混凝土修筑道路可以减小道路面层产生的竖向应力/变、沥青层底剪应力/变及横向拉应力/变。对于双层修筑高模量路面来说,修筑在上中面层的力学响应最好。通过经济效益分析,高模量路面以其设计年限长和养护成本低,远期成本低于传统路面结构。通过研究几种不同的高模量沥青及其混合料的力学性能特点,结合仿真模拟及经济性分析,可为高模量沥青混凝土技术在实际工程中选择和应用提供借鉴。