沥青路面表面的集料是影响道路抗滑性能和耐久性能的重要因素。因此对沥青路面表面集料的磨损演化过程进行研究,建立评价准则和综合评价模型,为道路设计、施工、养护与行车安全提供理论和方法支撑,对交通安全、能源消耗及环境保护有着重大意义。本论文通过激光扫描逆向建模、有限元数值模拟、分子动力学模拟、MATLAB图像分析等方法,借助集料加速磨光试验、狄法尔磨耗试验、光学表面轮廓采集、扫描电子显微镜、X射线衍射试验等手段,从宏观到微观再到分子纳米等多个尺度,对沥青路面的表面构造、抗滑性能影响因素、集料的磨损退化机理和综合评价方法等进行系统性研究。主要研究内容与所取得成果如下:(1)在宏观尺度下,使用激光三维扫描仪,基于真实路面的宏观构造形貌逆向建模。将路面构造模型应用于有限元软件ANSYS中进行胎-路接触应力计算,得到了轮胎微观滑移时路面表面宏观构造的应力分布结果。基于有限元的应力分析结果,结合岩石疲劳损伤理论,使用疲劳分析软件FE-SAFE计算路面宏观构造疲劳寿命分布结果,对路面宏观构造的演化进行预测。同时,参考体积法测量路面构造深度的原理,提出了一种路面宏观构造的三维表征方法。根据不同深度下的模型体积和深度的比值计算三维特征参数ω,能够准确反映路面宏观构造特征随构造深度的变化情况。与现有的三维评价方法相比,结果准确的同时还能够包含更多三维特征信息,有助于分析和评价不同路面的表面抗滑性能。(2)在微观尺度下,对3种道路工程中常见的集料岩石进行了Wehner/Schulze加速磨光试验,得到了这些集料的抗滑性能试验结果。在磨光过程中使用光学表面轮廓仪测量了集料的表面微观构造形貌,根据测量结果计算了 12种反映不同纹理构造特征的形貌参数。比较不同集料形貌参数之间的差异,同时将集料不同磨光阶段的形貌参数与抗滑性能指标进行相关性分析,建立二次多项式回归模型,描述了集料的表面微观构造形貌特征与抗滑性能之间的关系。(3)对4种道路工程集料进行狄法尔磨耗试验,在试验过程中,将不同磨耗程度的集料拼接制作成PSV试件。使用摆式摩擦仪测量集料此时的磨光值,得到每种集料的磨光值随磨耗次数的变化趋势。通过对试验结果的处理和分析,提出了综合集料抗磨光性能和抗磨耗性能的评价方法,能够根据集料的试验结果,将集料的性能区分评价为良好,合理和较差,从而为道路工程中的集料筛选和集料掺配提供参考。(4)使用X射线衍射法对3种集料的主要矿物组分进行物相定量分析,比较了这几种集料中的矿物成分差异。结合这3种集料的加速磨光试验和狄法尔磨耗试验结果,基于灰色关联理论,分析集料的矿物组成与集料性能之间的关系。结果表明集料中钙镁组分矿物的组成比例对集料的抗滑性能和抗磨耗性能影响很大,在工程集料选择时可以通过比较集料中钙镁组分矿物的含量,定性地分析集料的性能。(5)根据由X射线衍射试验获得的集料矿物组成,建立能够代表集料材料的矿物分子模型,使用分子动力学模拟软件LAMMPS模拟了Wehner/Schulze磨光试验中,石英砂分子与集料矿物分子发生的粘着磨损现象。模拟结果与宏观的磨光试验结果保持一致,说明在分子尺度下集料表面矿物分子的粘着破坏磨损与集料宏观的抗滑性能和抗磨损性能有着密切的关系。研究成果细化了不同尺度下路面集料磨损演化的机理,能够将现有的对沥青路面抗滑性能的认识和评价向更深层次推进,为道路设计、施工、养护与行车安全提供理论和方法支撑。