沥青混合料施工过程复杂，施工质量问题将会影响路面服役性能。级配作为混合料施工控制的重要指标，级配变异可能导致路面混合料实际级配与设计级配出现偏差，对混合料路用性能与使用寿命产生一定影响。为保证施工质量，本文对沥青路面施工过程级配的变异分析与控制展开研究，主要包括以下四个方面：
　　首先，基于熵权法与灰度关联理论，确定了七种不同类型混合料（AC-13、AC-16、AC-20、SMA-13、SUP-13、SUP-20 与 SUP-25）高温、低温、水稳定性能对综合路用性能的影响权重，利用关联分析方法研究了不同筛孔通过率变化对路用性能的影响程度，确定各类型混合料的控制筛孔，结果表明4.75mm与0.075mm筛孔对所有混合料类型路用性能均有显著影响；2.36mm筛孔通过率对AC-13与SUP-13路用性能影响显著；大于 9.5mm 粒径颗粒对沥青混合料路用性能关系密切，在现有施工对大粒径关注度较低的前提下，应对大筛孔通过率进行严格控制。
　　其次，对集料波动性、沥青混合料施工过程级配变异性与影响因素进行了研究。集料作为混合料的重要组成部分，其通过率波动性不可避免，当粒径规格跨度较大时，产生变异的可能性与程度更为显著；引入波动指数对其波动性进行评价。同时基于工程项目对沥青混合料施工过程级配变异性进行分析，发现在当前施工条件下拌和过程对混合料级配影响小，运输过程中级配变异性最大，摊铺过程对离析混合料有一定的改善作用。沥青混合料施工中级配变化复杂，后续施工工序不仅可能使级配变异不断增强，亦可能对前期的级配变异有一定的改善作用。通过级配变异影响因素发现级配变异受到道路等级、混合料类型、最大公称粒径、运输路况与运输时间等因素的影响，在施工水平接近的情况下，公称最大粒径大、道路等级低、运输路况差、运输时间长的混合料级配发生变异的可能性高。
　　再次，基于生产配合比与级配允许控制范围，提出了冷集料通过率允许波动范围计算方法，结果表明集料通过率允许波动范围较广。利用P-P图和K-S检验法对正常施工条件下级配概率分布进行研究，发现施工过程中各筛孔的通过率呈现正态分布规律。基于施工数据验证了现有施工水平与现行规范级配允许偏差范围的匹配性，通过级配分布规律对混合料施工过程级配允许偏差范围进行了修正，提出了基于当前施工水平的高等级公路施工过程级配允许偏差范围。
　　最后，对基于图像分块处理的级配监控方法进行了研究，通过与单阈值处理效果对比发现该方法对集料颗粒的识别精度可提高约10%，可一定程度缓解自然光线条件下集料颗粒图像识别精度不足问题。通过对SPC控制图中均值-极差控制图进行修正，以修正均值控制图为基础建立了沥青路面施工过程的级配动态控制方法，提出对级配变异敏感过程中控制筛孔进行动态分析的要求以保证施工过程稳定。