沥青路面被广泛应用于公路路面,但在实际工程应用过程中,沥青路面受各种因素影响仍出现早期裂缝、车辙、松散等病害,严重影响路面的正常使用。本研究结合靖安高速公路(延安段)工程实际,以直接服务于工程施工为目标,针对上、中、下面层对沥青混合料性能的不同功能要求,从低温特性、耐久性、高温抗变形能力等方面开展了试验研究。通过集料嵌挤填充振动试验,系统分析了集料粒径、质量比、体积比对混合料振实空隙率的影响,确定以混合料空隙率变化曲线的第三次波谷作为理想嵌挤填充的临界状态,推荐了骨架与填充料粒径及其对应的质量比。结合矿料级配组成理论,提出了沥青混合料嵌挤填充矿料级配组成优化设计方法。对比分析了热老化对沥青混合料马歇尔试验结果、低温抗裂性能、高温稳定性的影响,提出沥青混合料配合比设计中确定最佳沥青用量时应考虑施工中难以避免的短期热老化对体积指标和路用性能的影响。利用自行研制的柔性材料剪切性能测试仪,对比分析了青混合料热老化前后的高温抗剪切变形能力表明,沥青用量和矿料级配组成明显影响沥青混合料短期老化前后的剪切强度和剪切位移。根据路用性能室内试验分析和试验工程验证,提出了基于嵌挤填充级配组成的沥青混合料配合比优化设计方法。