沥青混合料由不同粒径的集料颗粒通过沥青胶结料粘结组合而成。构成骨架的粗集料颗粒形态对沥青混合料的宏观力学行为和性能具有重要影响。在过去的20年,数值仿真技术为研究集料级配和形态对沥青混合料力学性能影响提供可能,并取得很大进展。但由于天然粗集料形态的随机性与不可控性,为沥青混合料基础性能和参数的研究和验证带来相当大的困难。另一方面,建设道路时使用的一般为天然集料,对生态环境造成严重破坏。目前使用固体废弃物制备的人造集料一般具有吸水率高、强度低、形状为球形的局限性。为此,本文以粉煤灰、赤泥与铝矾土为原料,长石、Mn O2、Talcum-Al F3为烧结助剂,基于CT扫描重构天然粗集料模型以获取其三维形态特征,使用3D Builder设计烧结粗集料模具,采用3D打印的模具进行模具化造粒、脱模、烧结,制备具有目标形态且与天然粗集料类似力学性能、化学特性与体积参数的路用粗集料。结论如下:在单一因素研究的基础上,基于响应面设计算法确定了原材料最佳掺量为5.5%长石、8.5%Mn O2和7.5%Talcum-Al F3。烧结粗集料的磨耗值、毛体积相对密度和开口孔隙率分别为7.7%、2.41与0.84%,显著低于辉绿岩;压碎值、磨光值、坚固性和粘附性分别为8.9%、45、2.4%与5级,与辉绿岩集料接近。掺加少量赤泥烧结粗集料的力学性能和化学性能与花岗岩集料相近,其压碎值、磨耗值与磨光值分别为14.4%、17.5%与43,坚固性与粘附性分别为3.1%与5级,但吸水率和开口孔隙率稍高,分别为2.86%与7.13%。RG-Diabase、RG2-Granite与RG2-Limestone沥青混合料具有优异的轻质性能,其毛体相对密度分别为2.268、2.270与2.264。三种烧结粗集料沥青混合料具有良好的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能。具有目标形态的路用粗集料制备的沥青混合料,其马歇尔试验、冻融劈裂试验与低温弯曲试验的检测值离散性均明显降低,其变异系数均小于6%。配对样本t检验分析结果表明,具有目标形态的烧结粗集料可以显著提高沥青混合料的性能。本研究制备的具有目标形态的路用粗集料具有强度可调、形态可控的特性,为验证基于数值模拟的集料颗粒形态学研究、人造集料的发展,以及作为“标准集料”进行工地试验室间比对试验奠定了良好的基础。