本文针对高等级公路沥青路面水稳定性问题,从原材料选择、混合料级配设计、混合料水稳定性室内评价以及水损害预测等方面进行了较为详细的研究。首先,在参考国内外沥青混合料水稳定性研究成果的基础上,分析了沥青混合料水稳定性不足的原因,探索了沥青与矿料粘附-剥落机理,通过正交设计与均匀设计相结合的方法来进行级配设计,并采用SAS软件进行回归分析,建立回归方程并求极值,最终确定级配各筛孔的通过率。同时,通过进一步试验验证,表明该级配在同等条件下比其他级配具有更良好的水稳定性。其次,在级配确定的基础上选取对沥青混合料水稳定性有影响的、比较典型的因素:集料种类、沥青种类、空隙率、老化程度、掺加抗剥落剂种类等因素,每个因素各取3个水平,用L18(2×37)正交表来安排试验,以劈裂强度及冻融的残余劈裂强度比作为沥青混合料水稳定性的评价指标;通过大量室内试验,系统地、定量地探讨了这些影响因素各个水平变化所引起的对沥青混合料水稳定性的影响;在试验数据分析过程中,采用正交试验极差分析和灰熵关联分析方法进行了对比,并评价了两种分析方法的异同,最后综合两种分析方法,得出了如下结论——对于沥青混合料水稳定性能,影响最大的因素是沥青种类,剥落剂种类及集料种类次之。最后,以表征沥青混合料水稳定性能力的劈裂强度比为指标,分别采用模糊推理与模糊神经网络理论对沥青混合料的残余劈裂强度比进行了对比预测,结果表明模糊神经网络比模糊推理具有更高的预测精度,具有一定的学术和工程应用价值。