沥青混合料的体积组成主要包括集料、沥青与空隙三部分,是沥青路面整体服务水平的主要影响因素之一。由于集料颗粒的形状、大小、分布特征差异较大,沥青分布和空隙特征也复杂而多样,因此建立集料-空隙之间的关联对混合料体积设计具有重要意义。表面理论与胶浆理论是针对沥青混合料组成结构分布的理论基础,前者将混合料分为提供强度的矿质集料与提供粘结力的胶结料;后者认为混合料是多级空间网状结构的分散系,将混合料分为微分散系、细分散系与粗分散系。本文从混合料的宏观体积指标和细观体积特征两个方面,采用数字计算、图像分析和实验测试三种研究方法,针对沥青混合料的体积特征进行研究,包括如下研究内容:（1）基于表面理论与胶浆理论对混合料常规体积指标进行统计计算,提出表征混合料常规体积指标的合理范围;（2）提出基于等效球理论的各级分散系中分散介质的膜厚计算公式,将沥青类材料膜厚和各级分散系中分散相与分散介质的体积比建立联系;（3）基于Avizo图像处理技术与X-ray CT无损扫描技术获取混合料的图像切片,提出了一种能够识别空隙、胶浆与集料的混合料图像处理方法,并将3D打印技术应用于沥青混合料分析中;（4）通过室内成型的三种典型结构的混合料试件,对本文所提出的体积指标关系经验模型进行验证,并分析三种典型结构中集料-空隙分布情况。通过系统的研究与分析,得到如下结论:（1）采用简易诺莫图提出沥青混合料体积指标关系经验模型,提出基于混合料体积指标关系经验模型与沥青类材料膜厚的混合料设计方法;（2）对密级配混合料的集料和空隙进行分离识别,采用面空隙率表征空隙的分布特征,体积、表面积和等效直径表征空隙的大小特征,球度表征空隙的形状特征;（3）提出混合料空隙级配的概念,研究混合料的集料与空隙分布特征相关性,发现空隙分布的均匀性随着细集料含量的增加而增加。上述研究深入认识了沥青混合料的体积特征,为基于体积指标的混合料的配合比设计提供了有力支撑。