纳米材料凭借其独特的物理特性被应用于改性沥青,而目前关于纳米改性沥青及其混合料的研究多集中于在常规路用性能试验,比如沥青的针入度、延度试验,沥青混合料的高温车辙试验、低温弯曲试验等,这些试验所得的指标具有较大的经验性,并不能从力学理论上进行解释或预测。因此,本文依托吉林省交通厅科技项目“季冻区纳米复合改性沥青路面材料的推广应用”,在前期研究的基础上,选择纳米TiO₂/CaCO₃材料对沥青进行改性,并对其改性前后沥青及其混合料的流变特性进行试验研究和理论分析,具有一定的科学性和先进性。本文主要研究内容及结论如下:（1）采用沥青旋转粘度（RV）试验研究了纳米TiO₂/CaCO₃对沥青粘度及感温性的影响。结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃可以提高沥青的粘度,随着温度升高提升幅度越大;掺入纳米TiO₂/CaCO₃后,沥青的粘温指数（VTS）减小,沥青的感温性降低。（2）采用动态剪切流变仪（DSR）研究了纳米TiO₂/CaCO₃在不同温度、不同频率下对沥青复数剪切模量和相位角的影响。结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃改性沥青的温度敏感性要低于基质沥青,纳米TiO₂/CaCO₃的掺入提高了沥青的高温抗车辙性能和中温抗疲劳性能。（3）采用弯曲梁流变仪（BBR）研究了纳米Ti O2/CaCO3在低温时对沥青蠕变劲度及其变化率m的影响。结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃改性沥青在低温时的劲度模量要稍高于基质沥青,而m值略小于基质沥青,沥青的低温抗裂能力有所下降,但仍满足规范要求。（4）采用单轴压缩蠕变试验研究了纳米TiO₂/CaCO₃对沥青混合料粘弹特性的影响。结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃的掺入降低了沥青混合料的稳态蠕变速率,减小了混合料的永久变形,提高了混合料到高温抗车辙能力。修正Burgers模型相较于Burgers模型能够反映出混合料的固结效应,两种拟合的结果均表明,纳米TiO₂/CaCO₃掺入使得混合料的粘性增加,高温抗变形能力增强。（5）采用单轴压缩动态模量试验研究了纳米TiO₂/CaCO₃对沥青混合料在不同温度、不同频率下动态模量的影响。结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃可以提高沥青混合料在高温或者低频下的动态模量,而在低温或者高频下混合料的动态模量有小幅度降低。采用Sigmodial函数和CAM方程拟合出其动态模量主曲线,拟合结果表明,纳米TiO₂/CaCO₃的掺入能显著提高沥青混合料的高温抗车辙能力,小幅度改善沥青混合料的低温抗裂性能。