随着交通量的日益增加、交通荷载量的不断提高,以及现代公路建设尤其是公路养护产生的路面发展新趋势,对沥青材料的要求越来越高。而目前道路所使用的普通基质沥青已经无法满足道路使用要求,而改性沥青由于其优越的高低温等性能在道路工程中得到了广泛应用。其中,以纳米材料/聚合物复合改性沥青为主的纳米材料改性沥青材料在高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、水稳定性等方面体现出特殊优势,近年来受到广泛关注,已成为道路材料领域新的研究方向和热点。本文采用热解法、化学氧化、化学接枝改性工艺,制备了两类碳纳米粒子——生物沥青基碳量子点和接枝改性石油沥青基石墨烯量子点,并对碳纳米粒子的结构和性能进行了表征;以碳纳米粒子为乳化剂通过Pickering乳液法制备得到了碳纳米粒子/SBS复合改性剂,并对复合改性剂的性能进行了表征;考察了复合改性剂对改性沥青物理性能和流变性能的影响;对复合改性沥青混合料的路用性能进行了评价。以生物沥青为碳源,采用简单的一步热解法制备生物沥青基碳量子点,采用扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、光学显微镜、拉曼光谱、傅里叶变换红外吸收光谱、紫外光谱仪和荧光光谱仪对不同热解温度制备的碳量子点的微观结构、形貌和光学性能进行了表征;以生物沥青基碳量子点为乳化剂通过Pickering乳液法制备得到生物沥青基碳量子点/SBS复合改性剂,并对其进行了表征。结果表明:热解后,生物沥青基碳量子点表现出优异的荧光性质,不同的热解温度下观察到生物沥青基碳量子点的发光性质和荧光性能之间存在显著差异;同时生物沥青基碳量子点具有优异的表面活性,作为乳化剂制备的Pickering乳液也显示出高稳定性。此外,且随着热解温度的升高,乳液的稳定性变得更加有利,400℃下制备的碳量子点Pickering乳液稳定性最高。该实验方法工艺简单、制备条件简单、避免了酸性有机试剂的使用、降低了生产成本和环境污染、原料廉价等优点,非常适合于纳米表面活性剂的大规模生产和应用。以脱油沥青为原料,通过硝酸氧化法制备了以沥青质的稠环芳烃核为核心的石油沥青基石墨烯量子点,并分别采用四乙烯五胺、正己胺、正辛胺、十二胺、十八胺等对石油沥青基石墨烯量子点进行了化学接枝改性,制备得到了酰胺型石墨烯量子点;采用X射线衍射、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线光电子能谱对不同类型的石油沥青基石墨烯量子点的微观结构、形貌和光学性能进行了表征;以酰胺型石墨烯量子点为乳化剂通过Pickering乳液法制备得到石墨烯量子点/SBS复合改性剂,并对其进行了表征。结果表明:石油沥青基石墨烯量子点有大量羧基羟基存在,通过化学接枝改性的方法对石油沥青基石墨烯量子点进行共价键型功能化改性,石油沥青基石墨烯量子点外延羧基羟基已经与四乙烯五胺、正己胺、正辛胺、十二胺、十八胺等反应生成酰胺;石油沥青基石墨烯量子点具有良好的水溶性,酰胺型石油沥青基石墨烯量子点水溶性逐渐降低,逐渐呈现油溶性;所制备的石油沥青基石墨烯量子点均具有一定的表面活性,四乙烯五胺石油沥青基石墨烯量子点和正己胺石油沥青基石墨烯量子点进行复配可以和SBS甲苯溶液形成稳定的Pickering乳液。该实验方法是一种简单绿色的制备高质量石墨烯量子点的方法,既降低了工艺成本又解决了环境污染问题,具有广阔的前景。将制备的两种碳纳米粒子/SBS复合改性剂,加入到基质沥青中,制备碳纳米粒子/SBS复合改性沥青及沥青混合料,通过三大指标、黏度、流变及路用性能分析其各项性能。结果表明:对于生物沥青基碳量子点/SBS复合改性沥青来说,生物沥青基碳量子点的加入使得SBS改性沥青高温性能变好,抗车辙能力增强,但是脆性增强,低温抗开裂性能下降。对于石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青来说,石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青存在最佳掺量,就高温性能来说,建议选择12.5%掺量的石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青,就低温性能来说,建议选择20%掺量的石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青。石油沥青基石墨烯量子点由于其表面活性,使得石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青存在温拌效果,在155℃温拌下,石油沥青基石墨烯量子点/SBS复合改性沥青混合料与175℃热拌沥青混合料性能相近,但拌和温度下降了20℃,降低沥青混合料施工温度、降低有害气体排放的同时,保证沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性,在道路新建与养护过程中均可使用,具有广阔的应用前景。