沥青成分：
1、天然沥青和石油沥青同属于地沥青，其沥青部分均为碳氢化合物及其衍生物，根据相似相溶原理，天然沥青中的沥青与石油沥青互溶性极佳，不存在改性剂不溶和降解问题。
天然沥青中的沥青与石油沥青官能团基本一致
2、天然沥青中沥青质和胶质含量高
一方面，可实现对石油沥青的组分调整，达成胶体结构改性效果。天然沥青改性，有助于沥青由溶胶结构向凝胶结构转变；
另一方面，由于沥青裹附于集料表面，其内部组分呈分层分布：最靠近集料表面的是大分子量的沥青质，其次是胶质，最外围是小分子的饱和分和芳香分。天然沥青中强极性的沥青质含量高，对集料的吸附力更强，因此抗水损和抗剥落能力佳。
天然沥青中的无机物
1、主要成分是碳酸钙，呈碱性，与酸性的沥青结合力更强，应用于沥青混合料中，能发挥抗剥落作用，可谓是天然的“抗剥落剂”。
碳酸钙（碱性石料）与二氧化硅（酸性石料）表面与沥青交互作用示意图
沥青质和胶质距离矿物质颗粒表面越近，浓度越大。
沥青中分子量越大的组分距离矿物质表面越近，即沥青质是影响矿物质和沥青之间吸附强度的关键，且上述趋势，在碱性石料中比在酸性石料中更显著。
天然沥青中无机物XRF谱图
2、无机物的表面粗糙，多孔结构。
天然沥青中的无机物颗粒和矿粉区别很大，矿粉表面致密，相对较为光滑，而天然沥青无机物其实是有孔虫的化石，表面疏松粗糙，且多孔，内部有腔体，有通道连接表层和内部腔体之间。
研究表明，天然沥青是亿万年以前，沥青层浸润有孔虫化石层形成的。
天然沥青无机物比表面积更大，孔隙更多，因此和沥青的交互作用更强。
共混结构
1、“沥青-矿物”共混体形成的天然胶浆强度大
天然沥青中无机物粗糙且多孔的结构表明：天然沥青中的矿物质具有极强的吸附沥青的能力。无论在岩沥青表面，还是矿物质内部，均强有力地吸附着高黏度的沥青形成了“沥青-矿物”共混体。历经亿万年沉积、变动、吸附和融合作用而形成的“沥青-矿物”共混体，比普通沥青矿粉胶浆性质更加稳定，黏附性和抗剥离能力更强。尤其天然沥青中的矿物质是长期包裹在油质中的矿物质，具有良好的亲油能力 ，而矿粉是一种惰性无机物，与基础沥青不相容，紧靠有限的亲油能力与基础沥青混合，因此天然沥青所形成的胶浆其强度更强
微粒化天然沥青中无机物的尺寸更小，比表面积远大于矿粉，与沥青的交互作用面积更大。因此天然沥青中无机物疏松多孔的核心和表面广泛分布的粗糙构造，具有提高物理吸附和增强有机胶结料流动阻力的效果，因此能显著改善混合料的性能。
2、 沥青成分和无机物共同作用造就天然沥青的独特性
天然沥青中沥青成分和无机物的特殊结构决定，需采用特殊工艺（微粒化）充分实现其对石油沥青的改性。
有机胶结料对无机矿料表面的浸润和孔隙填充也是影响混合料性能的主要因素。复杂的内部孔隙结构和表面形貌会增加胶结料对天然沥青微构造浸润和填充的难度，也影响天然沥青内部腔体内沥青的释放，因此干法工艺下的天然沥青，不仅难以充分发挥其对高温性能和抗水损害性能的增强作用，还会在胶浆内部引入缺陷，部分抵消改性作用。湿法工艺的改性效果明显均优于干法工艺。
研究人员将天然沥青中的纯沥青抽提出来之后，分别以纯沥青部分，无机物部分，以及同时将纯沥青和无机物部分加回沥青中，与原天然沥青矿的改性效果进行对比。发现原矿的改性效果优于纯沥青加无机物，优于纯沥青和无机物单独改性的效果。
因此将天然沥青中的沥青与无机物分离，或者干法工艺，都将会破坏天然沥青中有机物与无机物之间的相互作用，影响改性效果，是对天然沥青性能的损伤和破坏。
天然沥青路面
传统路面
天然沥青提高抗水损能力- 天然沥青能提高路面材料模量
- 天然沥青提高耐久性
- 天然沥青提高抗裂强度
天然沥青改性后的沥青产品，与集料填料有更加的配伍性和包容性，应用于各类型沥青混合料中，将显著提升沥青混合料的综合路用能。
天然沥青能提高路面材料模量
随着天然沥青比例的增加，改性沥青模量增加，相位角减小，抗变形能力提高。
天然沥青提高抗水损能力
天然沥青改性沥青混合料的抗水损性能和SBS 改性沥青混合料相当。
天然沥青提高耐久性
天然沥青改性沥青混合料的耐久性优于传统石油沥青，能延长路面使用寿命。
天然沥青提高抗裂强度
根据低温弯梁试验结果，天然沥青改性沥青混合料的弯拉强度RB，弯曲劲度模量SB，以及耗散能密度dw/dv（应力应变曲线包围的面积）都比SBS改性沥青高。从能量分析的角度来看，沥青混合料的开裂过程是能量耗散过程，因此耗散能越大，则抵抗低温开裂的能力越强。
天然沥青降低碳排放
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原材阶段
天然沥青开采能耗仅占石油沥青生产过程中能耗的10.68%
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运输阶段
天然沥青可常温固态运输，其运输能耗远低于高温储运的石油沥青。
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产品阶段
高模量天然沥青HMB的单吨碳排放值比常规聚合物改性沥青低21.2%；
重交天然沥青NNB的单吨碳排放值比聚合物改性沥青低24.8%。
不同沥青产品生产阶段碳排放值
不同沥青混合料路面建设期碳排放值
注：此数据为宽度24米，长度一公里的路面每公里，每年路面的碳排放值
30年寿命周期内不同沥青混合料路面碳排放值
30年全寿命周期内
- 每公里的天然沥青高模量混合料路面比传统聚合物改性沥青混合料路面碳排放当量值节约30.3%
- 每公里的重交天然沥青AC混合料路面比传统聚合物改性沥青混合料路面碳排放当量值节约3.8%
