目前，国际上水工沥青防渗技术发展十分迅速。在我国北方地区修建的沥青混凝土面板，由于种种原因，不同程度地出现了低温裂缝，这或多或少地影响到水利枢纽的生产效益及安全运行。沥青混凝土在低温下的性能通常采用冻断试验来研究。本文通过在对我校研制的伺服电机补偿式沥青混凝土冻断系统的研究、总结，并对其进行了升级和改进，使其在各个方面更加满足工程和科研的需要，在此基础上参考日本固定石英框架式冻断系统提出了材料补偿周定框架式试验方法。与伺服电机补偿式沥青混凝土冻断系统相同，材料补偿固定框架式冻断系统也是采用“零位移控制”原理，是利用在降温过程中，试验机框架组成材料的不同，而产生不同的收缩量，相互抵消从而达到试件初始长度保持不变。试验过程中使用相同配合比的沥青混凝土试件对伺服电机补偿式和材料补偿固定框架式两套冻断系统进行数据和结果对比，从中找出和发现后者的不足并及时进行修正，目的是利用其设备体积小和操作简单、方便的特点进行沥青混凝土低温性能的研究。结合研制的试验设备，对沥青混凝土进行了低温性能试验研究，得到了以下结论：(1)在一定沥青含量范围内，沥青含量的变化对冻断温度影响不显著；(2)改性沥青对沥青混凝土冻断温度影响显著，但克拉玛依70号和90号沥青的冻断温度没有显著差别；(3)聚酯纤维对沥青混凝土冻断温度影响不显著，加入它后冻断温度稍有降低。本文的第二部分是利用ANSYS软件在计算机上模拟冻断试验的降温过程，对沥青混凝土试件进行分析，计算出它的温度应力，对沥青混凝土进行低温性能研究，为实际工程应用奠定了基础。