传统的沥青混合料设计和研究多局限于采用表象和经验法来分析宏观指标和路用性能的关系,忽略了复杂的内部微细观结构,难以揭示材料变形和破坏的物理机理。沥青混合料为典型的黏弹性材料,其黏弹性能与路用性能密切相关。本文将沥青混合料视为多相复合材料,基于细观力学理论研究沥青混合料的组分材料性能和内部结构特征对其黏弹性能的影响。首先,通过蠕变试验和动态模量试验分析了沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能变化规律,并对其影响因素进行探讨。其次,应用复合材料细观力学理论,对Hashin复合球模型进行改进和简化,并根据黏弹性对应原理,建立了沥青混合料黏弹性能的细观力学模型。该模型将沥青混合料视为由粗集料和空隙夹杂相镶嵌于沥青砂浆基体而成的三相复合材料,且考虑了集料尺寸、级配组成和各组分相力学性能的作用。应用该模型对沥青混合料的蠕变和松弛性能进行预测,分析了各组分相性能和集料级配对其黏弹性能的影响,并将预测结果与试验结果进行比较分析。结果表明,两者之间存在一定的误差,而产生此误差的原因可归结为模型的基本假设与真实结构的差异,以及未能准确表征各组分相间的相互作用。据此,提出中间过渡层(ITL)的存在性,以此对模型进行修正,修正后模型的预测结果与试验结果较为一致。此外,本文对橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能进行了研究,通过蠕变试验和动态模量试验分析了橡胶颗粒掺量对沥青混合料黏弹性能的影响,并对橡胶颗粒的作用机理进行了探讨。研究结果表明,该种类型的沥青混合料具有良好的低温松弛性能,但高温蠕变性能较差,由此确定合理的橡胶颗粒掺量值为2%。基于Mori-Tanaka方法建立了橡胶颗粒沥青混合料黏弹性能的细观力学模型,应用试验结果对模型的预测精度进行验证分析。