纳米材料凭借其特殊的尺寸效应和表面效应等特性,可有效改善沥青性能,利于应对当前繁重的交通状况和复杂的环境条件。同时,纳米材料改性沥青很好地解决了现有聚合物改性沥青生产、储存和使用过程中易发生离析和老化等问题,已成为国内外沥青材料研究的热点和前沿。氧化石墨烯（GO）作为一种碳基纳米材料,其表面丰富的含氧官能团使其易与聚合物相容并改善其热性能、力学性能和拉伸性能。本文采用GO作为改性剂对AH-70#基质沥青和SBS改性沥青进行改性,并研究其性能及其作用机理。本文系统地研究了不同GO掺量对沥青结合料常规性能和流变性能的影响。同时,通过研究GO改性沥青的组成成分、胶体结构、化学特性（FTIR）、热性能（DSC）和微观形貌（AFM）,从宏/微观角度深入分析了 GO对不同沥青的作用机理。结果表明,GO可使沥青的针入度减小、软化点升高、延度变化不大、黏度增大,表明GO可改善沥青的高温稳定性,但对低温抗裂性能影响不大。流变性能测试结果显示GO可显著改善沥青的车辙因子、失效温度、黏弹性和高温抗车辙能力。GO对基质沥青和SBS改性沥青的最佳掺量分别为0.05%和0.2%。此外,组分分析结果显示GO的加入可吸附沥青中轻组分而聚集转变为胶质和沥青质,并改善其胶体结构稳定性,从而提高其高温稳定性。FTIR分析发现GO可与基质沥青发生化学反应和物理共混,而与SBS改性沥青仅存在物理共混。DSC分析表明GO对沥青低温抗裂性能影响不大,但可显著改善沥青的交联程度。AFM试验表明GO可显著改变沥青的“蜂状”结构,形成稳定的片状褶皱结构,并使其表面粗糙度增大。为适应现代社会倡导的节约资源和绿色环保发展理念,改善GO改性沥青应用的局限性,采用温拌添加剂（Sasobit和废食用油（WCO））对GO改性沥青进行改性,并研究相应复合改性沥青的性能及作用机理。研究发现,添加3%Sasobit可改善GO改性沥青的高温稳定性和抗永久变形能力,但对其疲劳性能和低温抗裂性能产生负面影响,而WCO的作用相反。单独或复合使用3%Sasobit和5%WCO均可显著降低GO改性沥青的黏度,从而降低沥青混合料的拌和与压实温度。FTIR结果显示GO与温拌剂（3%Sasobit,5%WCO或两者的混合物）复合对基质沥青的作用机理包括化学反应和物理共混,并可改变其氢键作用。此外,DSC分析发现Sasobit虽能提高GO改性沥青的交联密度,但对其低温抗裂性能会有不利影响,而WCO却能同时提高GO改性沥青的交联密度和低温抗裂性能。采用AC-13C密级配沥青混合料研究GO与温拌添加剂（Sasobit、WCO或两者的混合物）改性沥青混合料的路用性能。结果表明,单独添加GO或与Sasobit复合使用时均可改善沥青混合料的抗剪强度、抗永久变形能力、高温稳定性和水稳定性,但对其低温抗裂性能会有不利影响,而添加WCO却相反。高温性能优异的0.05%GO+3%Sasobit复合改性沥青结（混）合料适用于炎热的南方地区。具有优异的抗疲劳开裂性能和低温性能的0.05%GO+5%WCO复合改性沥青结（混）合料适用于寒冷的北方地区。高、低温性能优良的GO+Sasobit+WCO复合改性沥青结（混）合料适用于所有地区。