由集料性能差异引起的沥青-集料粘附性不足是导致沥青路面出现破坏现象的主要原因之一,它与沥青路面的松散剥落、水损害、耐久性以及沥青混合料的强度、低温抗裂性等有着直接的联系。但是目前对集料的研究多数仍停留在细观甚至宏观指标上,对集料的微观特征研究较少,且目前尚没有微米级的集料微观结构的定量表征方法。针对以上问题,本文建立起了集料微观结构的大区域高分辨观测方法;采用图像处理软件提取出集料特征结构的基础数据,以此分别建立基于形状因子特征分析的定量表征,基于单因素特征值-累积分布和基于主成分分析-位置矢量函数(P)的定量表征方法;同时,基于表面能理论,计算出沥青-集料粘附功;并使用灰色关联分析对集料微观结构与集料表面能、沥青-集料粘附性进行关联,得出集料微观结构对沥青-集料粘附性能的影响规律。研究结果表明:(1)为改善高分辨率显微观测导致观测视域的减小的问题,提出了采用高分辨显微图片连续拼接的技术方法获得较大视域内高分辨显微图片的方法,即“大区域”高分辨率观测方法,该方法可以在纳米级分辨率下获得数百平方微米区域内的图片。对AGGR1-10集料样品的微观结构特征进行识别并指标化,获得孔隙结构的面积、周长、长度、宽度、长宽比和形状因子,从而实现在大视域高分辨率下全面获得样品结构特征参数。(2)提出了可用于从整体特征分布区别各样品的基于形状因子的定性表征方法及对样品进行差异性和一致性判别的两种定量表征判据:单因素特征值-累积分布函数判据、主成分分析法-位置矢量函数判据,可用于判断获得可代表样品整体特征信息的最少随机观测组数量的实验策略。对于单因素特征值-累积分布函数定量表征方法而言,AGGR1-5集料样品所需的最少观测组数分别为:8,7,7,6,6组;AGGR6-10集料样品所需的最少观测组数分别为:7,7,6,6,7组。对于主成分分析和位置矢量函数(P)的定量分析,该方法通过对主成分得分图,构建位置函数(P)来综合评价样品,实验发现该方法位置函数的数值稳定性更好,AGGR1-5集料样品在单因素定量表征时最少观测组数分别为:8,7,7,6,6组已趋于稳定,同样集料AGGR6-10也在观测组数分别为:7,7,6,6,7组时已趋于稳定。(3)通过测量接触角通过表面能理论,得到沥青-集料粘附功;使用灰色关联分析方法考察集料表面能和沥青-集料粘附功与集料面积、长度、宽度、长宽比及位置函数的关联关系,实验发现位置函数(P)与集料表面能的关联度最大,相关性最好,故使用位置函数评价集料自身特征结构分布是合理的;研究发现就ZH70#沥青而言,关联度排序依次为:面积>周长>长度>宽度>位置函数(P)>长宽比;H90#沥青-集料粘附功与各结构特征指标的关联度排序依次为:面积>周长>长度>长宽比>宽度>位置函数(P)。对于两种沥青关联度前三位均分别是面积、周长、长度。说明从微观尺度研究,沥青-集料的粘附功较大程度地受集料微观特征面积大小的影响。