沥青路面的密度指标对其施工质量和路用性能有着重要的影响,我国规范推荐采用钻芯取样法测量沥青路面密度,该方法具有便于操作、直观准确的优势,但需要破坏原有路面,获得的数据点有限。因此,急需开发快速、无损、精度高的沥青路面施工质量检测技术和评价体系。三维探地雷达具有检测范围广、工作效率高和定位明确的特点,被广泛应用于沥青路面厚度检测、密度预测和路面结构层空洞调查等领域。本文通过共中点法计算雷达波,得到沥青路面的介电常数,并与采用Adek介电常数测定仪的数据进行对比分析。根据电磁混合理论,建立了基于介电常数的沥青路面密度预测方法,分析了其可靠性和适用范围,提出通过判别雷达波追踪线(Trace line)的第二波峰自动绘制沥青路面薄层底部曲线的方法,很好的解决了探地雷达不能对沥青路面进行有效分层的难题,提高了工作效率和测量精度。同时,采用无核密度仪对沥青路面进行测量,标识了离析带与非离析带,建立了介电常数-密度拟合公式。本文提出了基于介电常数对沥青路面施工质量进行评价的理论和现实依据。由于三维探地雷达测得的数据是以点分布的形式存在,沥青路面的介电常数并不是孤立存在的,而是与密度、空隙率、集料分布、疲劳性能等指标有着一定的相关关系。本文从细观角度,采用工业CT技术与分形理论,对沥青路面试样的集料空间分布状态和介电常数的关系进行研究,测量沥青路面试样的介电常数、密度、疲劳寿命等参数,有助于明确沥青路面介电常数对其使用性能的影响和意义,进一步拓展三维探地雷达的理论边界和应用范围。沥青路面的表层具有一定的构造深度,以提供足够的抗滑性能,进而保证行车安全。可是,由于表面构造的存在,使得沥青路面介电常数包含了表面构造内的空气信息,造成了测量误差,而介电常数的精确度直接关系到三维探地雷达的厚度测量、施工质量检测、病害检测、脱空检测等测量数据的准确性。虽然铺砂法具有操作方便、物理意义明确的特点,但该方法容易产生测量误差。因此,本文开发了3D激光扫描仪对沥青路面的构造深度进行测量,并计算表明空气体积占沥青路面总体积的比例,以便对三维探地雷达介电常数测量结果进行修正,通过搓揉试验模拟行车荷载作用,进而对新旧沥青路面介电常数发生变化的原因进行分析,建立了介电常数与构造深度的相关关系。