传统的聚合物改性沥青大多为物理共混改性,普遍存在着改性剂与基质沥青相容性差、热稳定性不足、加工工艺复杂、成本较高等问题,这在一定程度上制约了改性沥青效能的发挥。在沥青中掺加多聚磷酸进行化学改性,可显著改善沥青混凝土路用性能,且多聚磷酸改性沥青成本低廉、工艺简单,具有良好的应用前景。目前多聚磷酸改性沥青在我国的工程应用还很少,对其材料设计、评价标准、机理分析等缺乏系统深入的研究,在一定程度上限制了其推广应用。本文采用试验研究与理论分析相结合的方式,从不同角度对多聚磷酸改性沥青及其混合料的技术性能进行了深入的研究。论文研究了基质沥青类型、多聚磷酸等级和掺量、复配聚合物类型和掺量等对多聚磷酸改性沥青技术性能的影响。试验结果表明,多聚磷酸可以有效改善基质沥青的感温性、高温稳定性、储存稳定性和抗老化性能等,其合理掺量应控制在0.5%—1%。通过复配SBS和SBR聚合物,可有效弥补多聚磷酸改性沥青低温延展性不足的问题。针对AC-13和AC-20两种级配下复配多聚磷酸改性沥青混合料,采用车辙试验评价了沥青混合料抗变形能力;以浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、动水冲刷试验综合评价了混合料的水稳定性;通过低温弯曲试验研究了多聚磷酸改性沥青混合料抗低温开裂性能;通过老化前后劈裂试验以及低温弯曲试验研究了混合料的抗老化性能。结果表明:多聚磷酸可显著改善沥青混合料的高温稳定性与抗老化性能,对水稳定性也有一定程度改善,但对低温抗裂性能有一定的负面影响。结合我国沥青路面气候分区,综合路用性能结果和经济效益分析,推荐了多聚磷酸改性沥青适用于各气候分区的复配方式,在此基础上提出多聚磷酸改性沥青评价指标体系。最后,通过京昆高速石太北线段试验路的铺筑和性能检测,验证了室内试验研究结论,总结了多聚磷酸改性沥青路面的施工工艺和质量控制方法。技术经济性分析表明,多聚磷酸改性沥青具有良好的经济、社会效益和广阔的推广应用前景。