粘结性是沥青材料的主要性能之一,关系到沥青材料自身的品质、性能和适用性。沥青与矿料之间的粘结作用是沥青混合料结构形成的决定因素,它直接关系到沥青路面的强度、温度稳定性、水稳定性、以及使用寿命等一系列重要性能。因此,深入研究沥青与矿料之间粘结性机制及作用原理,充分认识并积极利用与改善这个作用过程具有十分重要的意义。本文以实验和分子模拟相结合的方法系统研究了沥青与矿料界面的粘结作用机制。通过球磨机将矿料制备成微米级颗粒并在原子力显微镜（AFM）的光学模式下修饰到原子力显微镜探针上来研究矿物探针与沥青界面粘结力作用,得到了石灰岩、玄武岩、花岗岩和砂岩四种矿物探针与Q-70沥青界面的粘结力依次增大,矿物颗粒探针与所测沥青样品间的粘结力随矿物材料Si O2含量的提高而增大的规律。利用所测粘结力数据线性拟合的离散水平分析、单因素方差分析、F检验和四分位数（IQR）稳定性分析证实了采用矿物材料修饰的探针能够有效的从微观角度研究矿物探针与沥青材料界面的粘结作用规律。采用所修饰的四种矿物探针研究了沥青界面微观状态下粘结力的影响因素。微观状态下大小与不同沥青和不同探针材料均有关系。沥青四组分中胶质与玄武岩探针界面的粘结力最大,其次是沥青质和饱和分,芳香分与玄武岩探针的粘结力最小。探针的粒径大小对粘结力有直接影响,粒径越大则探针与沥青的粘结力也越大。探针颗粒表面的微观结构空隙或沟槽使探针表面不能与沥青充分接触,采用矿物探针在微观条件下并不能得到探针表面不规则程度对探针与沥青界面机械附着力作用的直接影响规律。对矿料表面不规则程度的评价方法进行研究,以不同砂纸处理矿料表面以统一基准表面不规则程度。采用沥青热浇筑的方法以将石灰岩、玄武岩、花岗岩和砂岩四种矿料石块制成粘结试件。再以拉断实验法采用JTG 507-2016数显式粘结强度检测仪来研究沥青与矿料界面粘结力。得到随表面不规则程度的提高四种矿料与Q-70沥青界面粘结力增大;四种矿料与沥青间的粘结力与沥青中SBS含量为非线性关系;而矿料表面沟槽数量对粘结力的作用与沟槽表面的总面积和沟槽坡面坡度有关的规律。最后以矿料的主要成分碳酸钙和石英构建了矿料的分子模型,以沥青的十二分子模型为基础构建了沥青体系模型,以Materials Studio 7.0对矿料-沥青界面粘结体系的氢键作用、界面能和径向分布函数进行了模拟研究。研究结果表明,沥青与矿料界面体系模型在满足一定条件下能够形成氢键作用,SBS聚合物的加入会对界面氢键的形成产生影响。SBS聚合物对沥青与矿料界面体系的界面能和聚集行为均有影响,添加SBS聚合物后的体系界面能低于未添加SBS的界面体系,随着温度的升高沥青-矿料界面体系受温度影响的敏感性降低。添加SBS聚合物后的界面体系中沥青径向分布函数曲线的第一个峰变窄,模型中沥青体系的分布更为集中。