近年来,纳米材料和纳米技术的应用已拓展至各个领域,纳米改性沥青的研究已成为道路交通材料的一个研究热点。沥青老化伴随着沥青混合料从生产拌合、储存运输至摊铺服役的全寿命阶段,是影响沥青路面使用性能的重要因素之一,对沥青老化行为进行系统深入地分析尤为重要。过去研究者们更多地注重利用传统段对沥青老化前后性质的研究,而对沥青微观层面的研究较少。因此,本研究借助于原子力显微镜（AFM）对纳米改性沥青的抗老化行为和抗老化机理进行深入探讨。研究以A-70基质沥青为研究对象,分别选用纳米石墨烯和蒙脱土作为改性剂制备两种改性沥青,并对基质沥青和两种改性沥青进行了长、短期老化处理。采用常规手段分析改性剂对沥青性能的影响,并通过AFM对老化前后沥青的微观形貌、微观力学性能进行分析,深入探讨改性沥青的抗老化机理。主要结论如下:（1）采用熔融共混法制备了掺量为0.5%,1%和1.5%的石墨烯改性沥青。通过常规物理指标（针入度、延度、软化点、粘度及其变化率）分析得出石墨烯的掺入提高了沥青的高温稳定性和抗老化性能;通过动态剪切流变仪（DSR）测试复数剪切模量（G*）和相位角（δ）的变化得出石墨烯的掺入增加了沥青的弹性组分,提高了沥青的高温稳定性;红外光谱（FTIR）结果显示,石墨烯与沥青之间仅存在物理共混,不发生化学反应,并通过S=O官能团揭示了石墨烯改性沥青的抗老化性;AFM微观形貌结果显示石墨烯改性沥青的“蜜蜂结构”数量较基质沥青数量多,体积小。同时,石墨烯降低了沥青的粗糙度,且老化前后石墨烯改性沥青的降幅小于基质沥青。AFM的微观力学性能研究表明随着沥青老化程度加深,沥青的粘附力降低、杨氏模量升高,但是老化后石墨烯改性沥青具有更高的粘附力和更低的杨氏模量,这说明了石墨烯改性沥青具有更好的抗老化性能。（2）制备了掺量为2%,4%和6%的蒙脱土改性沥青。蒙脱土的掺入使沥青针入度和软化点提高,延度和粘度减小;DSR结果表明蒙脱土改性沥青的抗车辙性能和抗老化性能优于基质沥青;FTIR结果同样显示蒙脱土和沥青之间没有发生化学反应,但是老化后蒙脱土改性沥青中羰基和亚砜基官能团的含量较低,这说明蒙脱土改性沥青具有较好的抗老能力;AFM结果显示,蒙脱土的添加会影响“蜜蜂结构”的大小和数量;且随着老化进程加深,沥青的粘附力降低,但是蒙脱土改性沥青粘附力降低率小于基质沥青。（3）借助于材料科学的“液固相变理论”和“扩散理论”分析探讨了改性剂对沥青微观形貌的影响。我们认为沥青中“蜜蜂结构”为沥青质和蜡的缔合体,其形成经历成核和生长两个阶段。在成核阶段,纳米改性剂的作用类似于沥青质,降低成核位垒;同时改性剂的加入使得沥青黏度增大阻碍颗粒的迁移。为此使得改性沥青中蜜蜂结构数量丰富、尺寸较小。