论文依托河北省交通运输厅科技项目《高模量耐久性沥青路面设计施工关键技术研究》，对适用于寒冷地区重载交通的高模量沥青及沥青混合料进行了系统研究。研究包括对两种高模量沥青进行性能分级及微观结构测试，优选出最佳外掺剂及掺量;分析并提出适合我国的高模量沥青混合料级配设计方法，并在承赤高速公路铺筑试验段，建议了相关施工工艺;评价了高模量沥青混合料的路用性能，尤其是低温性能及疲劳性能。同时，采用BISAR软件对含高模量沥青混凝土层的路面结构进行受力分析;采用力学经验法（Mechanistic-empirical pavement design guide[MEPDG]）对设置高模量层的沥青混凝土路面进行车辙及疲劳性能预测。　　论文对两种高模量添加剂（ZQ-2及ECB）改性的高模量沥青及混合料进行了系统研究。研究表明，高模量沥青高、低温及疲劳性能与添加剂种类、掺量有密切关系;高模量沥青混合料高低温性能及疲劳性还与级配、集料性质有关。就论文选用的两种添加剂而言，随着ZQ-2掺量的增大，高模量沥青高温性能提高、低温性能下降、疲劳性能下降，其高模量沥青混合料同高模量沥青规律一致;随着ECB掺量的增大，高模量沥青高低温及疲劳性能无明显变化，但其高模量沥青混合料随着ECB掺量的上升高温性能与疲劳性能显著提高、低温性能明显下降。高模量沥青微观结构测试分析表明外掺剂ZQ-2同沥青仅为物理相溶;而外掺剂ECB的加入可能改变了沥青原有的分子结构，同沥青发生了化学反应。　　论文首次较系统地比较了法国、美国及我国级配设计方法的异同点，推荐了一种适合我国国情、便于施工的高模量沥青混合料级配设计方法，即利用马歇尔设计方法与Superpave设计方法相结合的方式进行高模量沥青混合料设计，并指出了设计中的关键点。论文的研究成果应用到承赤高速公路中面层中，研究了高模量沥青混合料的施工工艺，并提出相关技术要求和标准，检测和评价了高模量沥青混合料试验段路用性能。　　论文通过BISAR软件对高模量沥青混合料层位设置、力学响应进行了分析计算，提出了高模量层铺设的最佳层位，分析铺设高模量沥青混合料层后路面的弯拉应力、剪应力变化规律。研究表明高模量层铺设在中面层较好;铺设在中面层的高模量沥青混凝土路面能有效地减少剪应力、层底拉应力及路表弯沉;铺设高模量层的路面不宜减少面层厚度，否则会增加基层层底拉应力。此外，通过MEPDG对铺设高模量沥青混合料的路面进行车辙及疲劳预估，预估结果表明含高模量沥青混合料的路面具有更加优异的抗车辙性能及疲劳性能，使用寿命更长。