本文运用均匀设计方法，安排了多水平实验方案，研究了四级粗集料（19.00～4.75mm）用量对粗集料间隙率（VCA）的影响，并利用动态剪切流变仪（DSR）和低温弯曲梁流变仪（BBR）对沥青玛蹄脂胶泥的高、低温流变性能进行了研究，揭示了VCA的变化规律，探讨了沥青玛蹄脂胶泥的性能机理。在此基础上对沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）的级配组成进行了讨论。为了获取较准确的沥青混合料体积参数，对集料有效密度测量方法进行了探索。在做了大量对比试验的前提下，指出了现行SMA混合料设计方法的骨架标准所存在的不足，并提出了建议。 不同的成型方式，所得到的沥青混合料设计结果是不同的。马歇尔试验方法在模拟沥青混合料的实际路用情况方面存在缺陷，而美国工程团的旋转试验机（GTM）的成型方式能准确模拟沥青混合料的实际路用状况。本文全面对比了两种成型方式设计的SMA混合料的体积特性和路用性能差异，结果表明，用GTM方法设计成型的SMA混合料具有较为优良的路用性能。本文在较大范围内对比试验了粗、细集料用量，矿粉用量，沥青含量等因素对SMA混合料的体积参数和路用性能影响，在此基础上，分析了SMA混合料的强度形成机理。 本文还提出了一套能模拟GTM成型方式的SMA混合料配比组成计算设计方法，并可应用于工程实践。