纳米粒子作为一类用于对沥青进行改性的新型材料，由成为改性沥青研究的新方向。本文在对国内外改性沥青研究现状和纳米材料发展与应用研究的基础上，首次采用纳米ZnO和SBS作为沥青改性剂，研究纳米ZnO／SBS改性沥青的路用性能和改性机理，为纳米材料改性沥青的研究、发展和应用奠定基础。本文选取了三种基质沥青—国产泰州中海70#、日本加德士70#和沥青泰州中海90#沥青，采用了两种线型结构SBS改性剂—韩国生产的LG501和岳阳石油化工公司生产的YH-791，选用了中国科学院化工冶金研究所和陕西中科纳米材料股份有限公司生产的威特牌纳米ZnO，进行改性沥青的相关试验。本文从纳米ZnO／SBS改性沥青的制备工艺出发，在参考国内外改性沥青和纳米材料的制备方法研究成果的基础上，结合实验室实际情况，提出了三种制备纳米ZnO／SBS改性沥青的方案：高速剪切法、母液法和研制粉末状纳米ZnO／SBS改性剂机械搅拌法。对比这三种制备方法下制备的纳米ZnO／SBS改性沥青的相关技术性能，结果表明：采用溶剂法制备纳米氧化锌／SBS改性沥青，能够充分发挥纳米氧化锌的特性，使SBS在改性沥青中分散均匀，从而使其改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能等都有明显的改善与提高。最终采用母液法制备纳米ZnO／SBS改性沥青，并研究了在此方法下改性剂剂量、反应温度、时间等主要制备工艺因素对改性沥青性能的影响。采用剂量为5％的SBS(LG501)，和5种剂量下(1％，3％，5％，7％，9％)的纳米ZnO，对加德士70#基质沥青进行改性，通过溶剂法制备纳米ZnO／SBS改性沥青，采用SBS改性沥青的常规和非常规试验方法，对其性能进行试验与评价，得出以下结论：随着纳米ZnO剂量的增加，改性沥青的温度敏感性、低温性能、抗老化性能基本上呈现逐渐增高的趋势，尤其是5℃延度表现的比较明显，最高达到了90cm以上。随着纳米ZnO剂量的增加，纳米ZnO／SBS改性沥青的软化点稍有下降，但变化不明显，因此认为其高温性能变化不大。综合考虑确定SBS和纳米ZnO剂量均在5％的情况下，纳米ZnO／SBS改性沥青的性能达到了很好的效果。以加德士70#为基质沥青，加入改性剂制备得到的纳米ZnO改性沥青、SBS改性沥青和纳米ZnO／SBS改性沥青，通过对比沥青的相关技术性能，以及通过马歇尔和车辙试验得到的稳定度和动稳定度这两项指标，可以很明显的看出，改性沥青的高温性能、低温性能以及混合料高温性能与水稳定性能，从差到好依次为：基质沥青、纳米ZnO改性沥青、SBS改性沥青和纳米ZnO／SBS改性沥青。通过荧光显微照相和电镜技术对纳米ZnO／SBS改性沥青进行微观结构改性效果的分析，并对纳米ZnO／SBS改性沥青红外吸收光谱图和核磁共振氢谱图的分析对其共混机理进行了研究与探讨。结果表明：纳米ZnO／SBS改性沥青的制备是一个复杂的物理化学过程，改性过程中既发生了物理变化也发生了化学变化。SBS与沥青主要是以物理改性为主，而纳米ZnO与沥青主要是以化学改性为主。