热拌沥青混合料是一种有机、无机材料的混合体系,其中的沥青与矿粉(粒径小于0.075mm部分)形成胶泥结构,在集料颗粒之间起到粘结和填充空隙的作用,并在很大程度上决定着沥青混合料的力学强度和稳定性。本文从沥青胶泥的组成入手,对不同原材料品质的沥青胶泥进行了系统的性能研究,在高温、低温、疲劳性能等表征方式上发展了新型流变学测试方法和评价指标,探讨了沥青、矿粉、胶泥系统在沥青混合料中的作用机制,为沥青混合料路用行为预估和矿粉应用设计提供一条新的思路和方法。研究结果表明:利用流变测试技术可以很好地对沥青基材料的强度参数、界面参数、损耗行为等进行动态表征,并提出了一些新型流变测试方法和评价指标,如反映高温性能的屈服应力、不可恢复柔量、流动过程中的法向力、反映胶泥整体固结性的界面粘结力系数、反映结构相存在和相分离的Cole-Cole模型分析方法等。利用这些流变测试技术可以区别SBS改性沥青与石油沥青的性能特点,如SBS改性沥青可以很大程度上减小沥青在一定温度、应力条件下的结构恢复时间,这有助于弹性回复性能增加,以及路面自愈能力的改善,而石油沥青则不存在这种快速结构恢复特点;同时这些方法也能限定热拌沥青混合料中的粉胶比使用范围,如多应力重复蠕变回复(MSCR)试验可用来确定不同沥青的最大粉胶比,从而保证了沥青胶泥优良的高温性能和施工特性,并保证其抗疲劳性能和低温性能不受过多损伤。相对于传统评价指标,流变学性质参数与混合料性能的相关性更为显著,在性能评价上更具明显的物理意义。对胶泥的性能研究表明,基质沥青和改性沥青胶泥的流变性能特点有所不同,但均因矿粉的存在增加了体系内耗,在一定模量范围内容易发生界面破裂。在高温低频状态下,无机矿粉基本不改变基质沥青粘性、弹性组成比例,仅提高其模量值;对改性沥青则改变粘、弹性比例,提高模量值,改变了胶泥体系的内耗状态。但所有类型胶泥之中的沥青-矿粉界面粘结力总是随着温度的降低而降低,胶泥内部体系的能量损耗越来越多,在某个温度下表现为玻璃化转变或界面破裂现象,此时沥青胶泥的复合模量接近29MPa。同时,粉胶比对沥青胶泥的影响具有阶段性特点,在中低温某个温度下,同一矿粉、同一沥青的胶泥界面粘结力随粉胶比增高而降低,高粉胶比的胶泥更容易出现界面分离或体系破裂;而在某个温度以上,高粉胶比带来较好的界面粘结能力,能够提高胶泥整体的固结性。对沥青胶泥自身性质而言,基础沥青的物理性能是在根本上决定着沥青胶浆的性能如何,但它对物理指标的变化率没有任何贡献;而其物理指标的增效幅度与矿粉直接相关,不同矿粉决定了胶泥性能指标不同的变化率。石油沥青与SBS沥青作为基础沥青时,前者在时间疲劳过程中会发生明显的疲劳初始和扩展行为特征,而后者则因为显著的弹性行为并不体现出明显的疲劳行为。同时,当矿粉亲水系数大于1时、亚甲蓝值大于12后,不再会对沥青胶泥物理指标(稠度、软化点)变化提供更多的改善行为。论文最后从沥青、胶泥、混合料体积指标三层次的关联性入手,充分证明了胶泥系统作为一个独立的材料系统,其性质参数与混合料性能的相关性明显大于沥青层次的性质参数,它在更大程度上决定了沥青混合料的性能。