沥青路面使用寿命与沥青及沥青混合料性能息息相关,添加改性剂是提高其性能的常用方法,因此本文考虑采用价格低廉、改善高温及水稳定性能优良的硅藻土,以及具有突出的低温性能特点的SBR改性剂,通过室内试验结合理论分析的手段,对硅藻土复合SBR改性沥青及混合料性能进行了研究。首先,基于正交试验,针对硅藻土复合SBR改性沥青胶浆开展了常规性能试验,以综合性能最优为原则,确定了硅藻土/SBR掺量、剪切时间/温度/速率的较优范围。基于此,针对复合改性沥青、硅藻土改性沥青、SBS改性沥青和基质沥青,开展了高低温流变试验。结果表明:复合改性沥青最佳制备参数为3%掺量的硅藻土/SBR、170℃、4500r/min、50min,软化点、5℃延度、135℃黏度可达到53.4℃,41cm,1.05Pa·s;复合改性沥青与基质沥青及硅藻土改性沥青相比,抗车辙因子分别提高90%与10%以上,高温流变性能较为优越;PAV老化后复合改性沥青相比基质沥青和硅藻土、SBS改性沥青,弯曲劲度模量分别降低约10%、30%、7%,蠕变速率分别增大约19%、26%、15%,复合改性沥青蠕变劲度模量最小,蠕变速率最大,低温流变性能最佳。为了更深入的分析改性沥青的微观机理,以改性沥青胶浆的化学官能团、分子量分布、微观形貌为研究对象,开展了红外光谱、凝胶色谱、荧光显微镜及扫描电镜试验。结果表明:硅藻土和SBR在沥青中没有发生复杂的化学反应,以物理共混为主;硅藻土和SBR的加入可以增大沥青的重均分子量和多分散性系数,提升沥青的高温性能;复合改性剂在沥青中均匀分布并连成网状结构,微观结构优异,改性效果比较好。基于上述不同沥青胶浆宏观及微观的性能研究结果,通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验,开展了不同沥青混合料的高低温及水稳定性等路用性能的对比研究。结果表明:干法工艺复合改性沥青混合料低温和水稳性能最佳,较基质沥青和硅藻土、SBS、湿法工艺改性沥青混合料最大弯拉应变分别提高93%、194%、12%、18%,残留稳定度分别提高15%、0.5%、5.8%、2.8%;动稳定度较基质沥青、硅藻土改性沥青、湿法工艺复合改性沥青混合料分别提高365%、8%、5%,高温性能较优;复合改性沥青混合料相较于SBS改性沥青混合料可以减少成本,降低公路造价,具有明显的经济效益和环境效益,为硅藻土复合SBR改性沥青混合料推广应用提供了依据。