随着我国社会经济的高速发展,急剧增长的交通量以及不断增加的车辆负荷都对高速公路沥青路面的使用性能提出了越来越高的要求,然而目前修建的沥青路面在使用初期即出现了推移、拥包、车辙、坑槽、裂缝、泛油、松散等病害,远未达到路面设计使用年限,这不仅造成了巨大的经济损失,而且给行车安全留下了隐患。针对以上问题,本文从沥青混合料级配设计以及采用复配纤维提高沥青混合料综合使用性能等方面进行了探索研究。本文针对AC-20和SMA-13两种级配,分别选用三种具有代表性的级配曲线,通过富勒模型进行了拟合分析,并用数学方法推导了砂石比G/S的计算公式。通过系统试验研究,分别建立了混合料级配形状系数n、砂石比G/S与混合料路用性能之间的相关关系,并提出了改性沥青混合料级配设计参数砂石比G/S和形状系数n的建议取值范围。针对掺加不同纤维的SMA沥青混合料技术性能进行了试验研究,分析了不同种类纤维对沥青混合料性能的改善作用机理,并采用使用性能综合值评价了不同纤维对沥青混合料使用性能的综合改善效果。研究表明:玄武岩纤维对于混合料使用性能综合改善效果最好,尤其对混合料高温性能改善显著,而聚酯纤维则对混合料低温性能的改善较为明显,木质素纤维虽然也对混合料路用性能有一定改善作用,但效果均差于玄武岩和聚酯纤维。本文还对掺配不同复配比例的木质素和玄武岩以及木质素和聚酯复配纤维的SMA沥青混合料进行了试验研究和方差分析。采用使用性能综合值对不同复配方案的综合改善效果进行了量化分析,最后提出了以掺加纤维后混合料的综合性价比值来确定复配纤维最佳复配比例的方法,并对复配纤维在密级配沥青混合料中的适用性进行了试验研究。本文最后对掺加复配纤维的沥青混合料施工工艺进行了研究总结。