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沥青混合料的力学性能具有显著的应力、温度和频率敏感性,这使得路面易出现车辙、裂缝、表面剥离和坑槽等病害,严重影响路面的使用性能。玄武岩纤维是一种环保的新型矿物纤维,具有强度高、化学性质稳定、吸水率低等优点,在沥青混合料中掺加玄武岩纤维可起到吸附沥青、增韧、阻裂和加筋等作用,从而提高混合料的路用性能,已在路面工程中得到应用,但目前对玄武岩纤维沥青混合料的黏弹特性及纤维的增强增韧机理的研究还不够全面和深入。本文基于马歇尔试验开展玄武岩纤维沥青混合料的配合比设计;通过劈裂破坏试验、高温稳定性试验和水稳定性试验研究玄武岩纤维对沥青混合料的路用性能的影响;通过动态模量试验、蠕变试验和重复加载试验,研究玄武岩纤维沥青混合料的黏弹特性,探讨其线性和非线性分数阶黏弹（塑）性模型;基于多种指标评价高温抗车辙性能,建立不同评价方法之间的关联。主要研究工作与结论如下:（1）玄武岩纤维沥青混合料的配合比设计。开展AC-13C级配的玄武岩纤维增强SBS改性沥青混合料的马歇尔试验,确定了玄武岩纤维掺量为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和不掺加纤维的SBS改性沥青混合料的最佳油石比分别为4.90%、4.96%、5.03%、5.10%和4.84%,玄武岩纤维的加入增大了沥青混合料的最佳沥青用量。在最佳油石比条件下,随着纤维掺量的增加,混合料的马歇尔稳定度和毛体积相对密度先增大后减小,空隙率先减小后增大,纤维掺量为0.4%时马歇尔稳定度达到最大值,纤维掺量为0.3%时毛体积相对密度和空隙率分别达到最大值和最小值。综合马歇尔试验的结果,玄武岩纤维的最佳掺量为0.3%～0.4%。（2）玄武岩纤维沥青混合料的路用性能分析。通过劈裂破坏试验、高温稳定性试验和水稳定性试验研究玄武岩纤维对沥青混合料路用性能的影响。与未掺加纤维的沥青混合料相比,玄武岩纤维沥青混合料的劈裂强度、破坏拉伸应变、劈裂应变能密度、动稳定度、动态模量、冻融劈裂强度比以及残留稳定度均有所增大,重复加载永久变形变小,表明玄武岩纤维提高了沥青混合料的抗裂性能、高温稳定性和水稳定性。纤维掺量为0.3%时,沥青混合料具有最佳的高温稳定性和较好的水稳定性;纤维掺量为0.4%时,沥青混合料具有最佳的抗裂性能、抗冻融水损坏性能和较好的高温稳定性。（3）玄武岩纤维沥青混合料的动态黏弹特性分析。在5种温度和6种频率条件下对玄武岩纤维沥青混合料开展无侧限动态模量试验,结果显示掺加纤维可降低混合料的相位角和低温动态模量,提高混合料的高温动态模量,从改善了沥青混合料的低温韧性和高温抗车辙性能。同时,纤维掺量对动态黏弹特性（动态模量和相位角）的影响与温度相关,随着玄武岩纤维掺量的增加,高温动态模量先增大后减小,纤维掺量为0.3%时达到最大值;低温动态模量随纤维掺量增加单调降低;在试验温度范围内,相位角随着纤维掺量的增加先减小后增大,当纤维掺量为0.3%时达到最小值。基于时温等效原理和广义Maxwell模型,从不同温度下存储模量试验数据计算得到松弛时间谱和温度移位因子,进而构建了动态黏弹性能（动态模量、损耗模量、相位角）主曲线和静态黏弹性能（松弛模量、蠕变柔量）主曲线,为分析玄武岩纤维沥青混合料宽广频域的动态力学性能和长期静态力学性能提供基础。（4）沥青混合料的非线性分数阶黏弹塑性蠕变模型研究。在不同应力水平下开展室温单轴压缩蠕变试验,研究沥青混合料的蠕变特性及其本构模型。试验结果表明低应力蠕变仅表现为初始蠕变和稳态蠕变,高应力蠕变出现加速阶段,呈现非线性特征。在西原模型的基础上,用Koeller弹壶代替牛顿黏壶,提出了一种非线性分数阶黏弹塑性蠕变模型,该模型同时考虑瞬时弹性、分数阶黏弹性、时间硬化黏塑性以及非线性损伤演化,通过一组模型参数可以很好地描述沥青混合料在不同应力作用下的蠕变全过程,计算结果与试验值吻合良好。（5）玄武岩纤维沥青混合料的永久变形分析。在高温下对玄武岩纤维沥青混合料开展重复加载试验,研究其永久变形的本构模型及玄武岩纤维对永久变形的影响。玄武岩纤维沥青混合料的重复加载永久变形表现出迁移-稳定-加速的三阶段特性。与纯沥青混合料相比,玄武岩纤维沥青混合料的永久变形较小,表明玄武岩纤维增强了混合料的高温抗变形能力。随着纤维掺量的增加,相同循环载荷作用次数后的永久变形呈先减小后增大的变化规律,纤维掺量为0.3%的混合料永久变形最小,具有最佳的高温抗车辙性能。综合考虑材料的黏弹性、分数阶黏塑性和非线性损伤演化,发展了一种非线性分数阶黏弹塑性本构模型,得到了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的理论表达式,分析了玄武岩纤维掺量为0.0%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的沥青混合料的永久变形行为,并提出了一种基于永久变形理论模型直接计算沥青混合料流动数FN和FN指数的方法。（6）玄武岩纤维沥青混合料高温抗车辙性能的评价方法研究。建立了流动数FN和FN指数与动态模量以及分数阶阶次之间的相关性,结果表明四种指标的大小均可作为沥青混合料高温抗车辙性能的评价指标:FN越大、FN指数越小、动态模量越大、分数阶阶次越小,对应的高温抗车辙性能越高。基于FN指数和基于高温动态模量的排序评价具有一致性,掺加0.3%玄武岩纤维的沥青混合料具有最佳的高温抗车辙性能,不同玄武岩纤维掺量的沥青混合料高温抗车辙性能由高至低的排序为0.3%>0.4%>0.2%>0.5%>0.0%。