近年来,玄武岩纤维沥青混合料以其优越的路用性能和施工中的便易性得到了国内外的普遍关注。众多学者对玄武岩纤维在沥青混合料中的应用开展了大量的研究,但都集中于沥青混合料的宏观性能研究,对其微观机理大多都是通过性能试验结果进行的推测,很少有人从纤维浸润剂本身出发,研究其对沥青混合料性能及微观结构的影响。因此,本文在研究不同浸润剂处理的玄武岩纤维沥青混合料路用性能的基础上,对A型、B型、C型3种玄武岩纤维增强沥青混合料微观结构进行分析。首先,针对3种不同浸润剂处理的玄武岩纤维,借助场发射扫描电镜和X射线能谱仪对其微观形貌以及化学组成元素进行检测分析。发现3种纤维表面均存在不规则的凸起,其中A型和C型表面凸起较多;在凸起中Si和Fe的含量相对更多;对比3种玄武岩纤维,A型玄武岩纤维Si元素含量最高。其次,选取AC-20级配对3种掺玄武岩纤维沥青混合料以及普通沥青混合料进行配合比设计,确定4种沥青混合料的最佳油石比,并对其马歇尔指标进行分析。试验表明3种玄武岩纤维的加入均会使沥青混合料油石比上升,稳定度增大。然后,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及四点弯曲试验对4种沥青混合料进行路用性能检测。试验结果表明,掺玄武岩纤维后,无论是A型、B型还是C型,均能改善沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及抗疲劳性,尤其是抗疲劳性能。其中,A型玄武岩纤维改善效果最优。最后,通过微观试验手段,对比分析掺玄武岩纤维前后沥青混合料的断口形貌特征包括孔洞、裂纹以及纤维与沥青粘结界面,探讨玄武岩纤维改善沥青混合料性能实质;再讨论分析3种不同类型玄武岩纤维沥青混合料断裂时纤维的破坏方式,通过微观结构分析深入研究纤维在沥青混合料中的微观作用机理。结果表明,掺玄武岩纤维后沥青混合料虽然孔洞数量增加,却优化了内部孔洞结构,使得孔洞结构得到细化;玄武岩纤维沥青混合料A平均裂纹宽度最小,仅仅是普通的1/6,其次是掺C型玄武岩纤维,约为普通的1/4。说明A型和C型玄武岩纤维均对沥青混合料有着良好的阻裂效果;此外,A型和C型玄武岩纤维相比B型而言,浸润性较好;玄武岩纤维在沥青混合料A和C破坏时纤维大部分属于拉断破坏,只有小部分被拔出,而B型玄武岩纤维大部分被拔出。说明A型和C型玄武岩纤维与沥青界面浸润性较好,外部荷载能有效地从沥青基体转移到纤维上,纤维承受了更多的载荷被拉断。而B型玄武岩纤维与沥青界面粘结较差,纤维本身的抗拉强度并没有得到充分发挥,纤维容易被拔出。