我国经济飞速发展,交通量日趋增长,全国公路总里程已位列世界第一。沥青混合料因其作为面层具有很好综合路用性能,已被我国应用于广泛地区,但由于各地区气候地质条件差异会出现不同的路面破坏形式,主要病害形式为车辙和低温开裂,路面病害会降低路面的使用性能,影响行车质量,更严重者会危及行车安全。本研究立足我国北方地区高模量沥青混合料应用基础,对辽宁地区的沥青混合料路面使用情况进行调研,采用0%、2%、3%、4%掺量的SBR与0%、10%、20%、30%高模量剂进行复配制备复合改性沥青,对复合改性沥青进行针入度试验、软化点试验、延度试验,并通过扫描电镜试验及DSC谱图法对复合改性机理进行分析研究,结果表明,高模量剂掺量增加可显著提高沥青高温稳定性;SBR对沥青高温性能仅有微弱影响,对低温性能提高明显。从微观角度分析发现SBR改性剂是均匀分布在沥青之中,并未与沥青发生反应,两种聚合物改性剂互相之间也并未发生干涉现象,SBR和高模量外掺剂能够各自发挥出自身优势。综合考虑经济性和施工的可行性,高模量剂的掺量宜控制在20%左右、SBR掺量掺量为3%～4%之间。利用高模量剂与SBR改性沥青制备高模量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验来研究高模量复合改性沥青混合料的高低温性能及水稳定性,并与SBS改性沥青混合料、SBR改性沥青混合料、高模量沥青混合料、基质沥青混合料性能进行对比,试验结果表明,高模量复合改性沥青混合料在高低温性能及水稳定性方面有良好的表现,综合性能优于单一改性剂制备的沥青混合料。进行沈绥线和沈环线两段试验段铺筑,利用试验段现场施工用沥青混合料制备试件与室内试验阶段各项数据进行对比,两段试验段的检测结果均满足规范要求,证明了高模量复合改性沥青混合料的施工可行性及实际工程价值。当高模量剂掺量为沥青混合料的3‰时,高温性能仍能达到辽宁省规范要求的5000次/mm以上,从经济效益以及沥青混合料性能两方面因素综合考虑,确定高模量外掺剂掺量为3‰、SBR改性剂掺量为4%。