沥青混合料是一种多相复合黏弹性材料,其基本黏弹性特性主要取决于混合料材料组成及其内部的细观结构。利用复合材料细观力学探究沥青混合料细观材料和结构组成对其力学特性的影响,建立数学模型对混合料的力学性能进行预测,对沥青混合料的材料设计和沥青路面的结构设计一体化具有重要意义。同时,为了准确的通过数学物理模型预测沥青混合料动态模量、相位角等黏弹性参数,需要通过实验数据与预测数据对比,对模型的有效性进行验证,同时分析模型参数取值对预测结果的影响,以及模型参数取值的影响因素。文中在Luo和Lytton提出的自洽细观力学模型的基础上,考虑了混合料级配对其动态模量的影响,将混合料视作由无数个裹覆有一定厚度沥青油膜的集料颗粒单元组成,建立基于级配设计的动态模量预测模型。并设计了四种沥青混合料对模型有效性进行验证。结果表明,该模型预测结果与实测数据的判定系数均在0.98以上,说明该模型对动态模量的预测具有较好的精度。为了能够更加全面的评价沥青混合料的黏弹性力学特性,除了对混合料的动态模量进行预测之外,也应对混合料的相位角进行预测。将自洽模型在复数域进行拓展,建立复数形式的细观力学模型,通过预测混合料存储模量和损失模量,达到同时预测混合料动态模量和相位角的目的。通过正向模型和逆向模型,利用四种沥青混合料对模型的有效性进行了验证。发现逆向模型计算得到的不同混合料中的同一种集料模量有较大的差距,通过对模型进行分析,将该缺陷归因于模型未考虑混合料中集料相互嵌挤对其力学特性的增强作用。为此,引入集料嵌挤因子对模型进行修正,推导得到了基于集料嵌挤作用的沥青混合料细观力学模型。利用四种沥青混合料对模型进行验证,发现考虑了集料嵌挤作用后,逆向模型计算得到的不同混合料中同种集料模量一致。而正向模型预测动态模量和相位角的预测结果随着嵌挤因子中p值和q值的变化而变化。选取p值和q值分别为0.01、0.1、0.5、1、2、5、7、10,通过对20℃条件下的动态模量和相位角主曲线进行分析,在p=1条件下,预测动态模量主曲线随q值变化波动较小,而相位角主曲线在q=0.01时在最上方;而在q=1条件下,其动态模量主曲线在低频时有差距,高频时基本重合,而相位角主曲线则表现出p值越大,曲线越在上方的规律。为了进一步对模型参数进行研究,选取了七种不同级配类型的沥青混合料,定性分析级配类型对于模型嵌挤因子中p值和q值的影响。结果表明集料公称最大粒径越大,嵌挤因子中p值和q值越大;空隙率的增加会导致嵌挤因子中p值和q值减小;级配中粗集料越多,其嵌挤程度越明显,p值和q值也越大。同时,选取AC-13混合料,对集料进行不同次数的磨耗,定量分析集料表观特性对模型嵌挤因子的影响。结果表明,随着磨耗次数的增加,集料的球度增加、棱角性和纹理指数减小,成型得到的混合料嵌挤因子也不断减小,随着球度、纹理指数和棱角性指数呈线性变化。