В настоящей работе приведены результаты исследования физико-механических и эксплуатационных свойств асфальтобетона, модифицированного минерально-полимерной композицией. Карбонат кальция используется одновременно как наполнитель и коагулянт. Мел предварительно измельчали и гидрофобизировали стеариновой кислотой. Данные операции способствуют равномерному распределению наполнителя и препятствуют комовой коагуляции. В результате экспериментов было установлено, что наилучшие результаты были получены при совмещении операций диспергирования и гидрофобизации. Оптимальным количеством стеариновой кислоты, обеспечивающим наиболее тонкий помол в шаровой мельнице, является содержание от 3 до 5% мас. Установлено оптимальное время измельчения наполнителя (4–6 часов). При увеличении времени диспергирования частицы образуют агломераты. Наполнение бутадиен-стирольного латекса гидрофобным высокодисперсным карбонатом кальция осуществляли в лабораторном смесителе. В результате экспериментальных работ было установлено, что наилучшее распределение наполнителя происходит при соотношении каучук: мел – 100:400. Полученный модификатор подвергали термическому анализу на дериватографе для определения температурного интервала его применения. Заметное снижение массы минерально-полимерного модификатора начинается при температуре 350 °С. Таким образом, высокая температура деструкции модификатора позволяет применять его при температуре технологического процесса приготовления асфальтобетона (до 170 °С). Установлено, что увеличение количества карбонатного наполнителя в каучуке СКС 30АРК заметно увеличивает его термостойкость и связь полимера с мелом в композиции. Анализ физико-механических и эксплуатационных характеристик асфальтобетона с использованием изготовленного минерально-полимерного модификатора показал значительное увеличение предела прочности при сжатии, увеличение водостойкости, сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге, повышение теплоустойчивости.