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沥青混合料由离散刚体和连续粘性胶结介质组成，为典型的多相复合体材料。从宏观角度看，沥青混合料对外荷载的响应呈非线性，为固体与粘弹塑性体的联合响应，而且沥青胶结体的粘弹塑性对温度非常敏感，所以该复合材料的性质十分复杂。从微观角度看，沥青混和料以粗细集料颗粒作为刚性固体、沥青材料为胶结体，并且集料体积约占沥青混合料总体积的90％。集料颗粒之间的会产生嵌挤、摩擦作用，因此集料各组分的物理力学性质、几何形态、它们之间的相互作用及混合料各体积组成必然对沥青混合料的力学性质有很大影响。鉴于此，论文在以下几个方面进行了研究：1、沥青混合料集料组成强度分析。采用AC-20I、SUP-19、AM-20及SMA-20试样，对四种典型结构下沥青混合料的抗剪强度进行了对比试验研究。试验采用粗骨料大型直剪仪，探讨了球形和椭球形集料对抗剪强度的影响，并就SMA骨架结构的抗剪强度的形成机理进行了研究。结果表明：从集料级配看，SMA-20的剪切强度最大，AM-20和SUP-19的剪切强度相差不大，AC-20I的剪切强度最小；从集料形状看，SMA-20和SUP-19级配的剪切强度对集料颗粒形状非常敏感。骨架密实结构的抗剪强度全部由粗集料骨架部分承担，细集料多余的填充会减弱骨架结构的抗剪强度。2、集料骨架的几何形态敏感性研究。以棱角状碎石和圆角状卵石（后者又分为球体和椭球体）为粗集料，测试了集料颗粒形状对骨架结构VCADRC的影响。结果证实，棱角状碎石的VCADRC明显大于圆角状卵石的VCADRC，其中又以椭球体颗粒的VCADRC大于球体颗粒的VCADRC；由于多组集料之间的互相填充，级配粗集料骨架间隙率较单一分组粒径的骨架间隙率小；对VCADRC的大小取主要作用的是集料本身的性质，如本文所研究颗粒形状，级配对VCADRC的影响相对要弱一些；就本文的试验条件而言，圆角状卵石VCADRC随着级配的变化比棱角状碎石随级配的变化要显著一些；不同颗粒形状的组合会导致三种同样级配的VCADRC的相对大小关系发生变化。3、室内试验方法的参数敏感性分析。论文比较了悬浮结构沥青混合料最大理论相对密度计算方法和真空法的最大理论相对密度Gmm的变化规律；分析和计算了各种方法和真空法的Gmm对沥青混合料的VV、VMA、VFA的影响规律。同时对包括美国和我国在内的4种沥青混合料试件体积参数的计算方法进行了对比研究。4、集料几何形态对沥青混合料物理性态的影响。对SMA-20三种典型配比的混合料分别采用马歇尔及SGC成型，通过混合料体积指标的测定及对比分析，发现相对于圆角状卵石而言，由棱角状碎石颗粒构成的混合料具有较大的VV、VMA、VCAmix，而且混合料的抗变形能力及稳定性均较优。在相同颗粒形状，相同击实功和油石比的情况下，SMA粗级配的压实试件的毛体积密度最大，空隙率、矿料间隙率和粗集料间隙率最小；SMA细级配的压实试件的毛体积密度最小，空隙率、矿料间隙率和粗集料间隙率最大；SMA中级配的各项体积指标居中。