沥青混合料主要由矿质集料、沥青粘结料和空隙三大部分组成，其中矿质集料在混合料的组成中，无论是体积还是质量都占主要部分，也是沥青混合料强度的主要来源。因此，有必要对占混合料绝大部分的矿料进行系统研究，分析矿料几何性状特征及矿料组合填充结构的特征，进而探讨矿料特征对混合料宏观性能的影响。　　本论文试验利用3D高精度激光扫描仪，结合论文试验特点和需求，通过逐级单侧扫描试验方法实现了单侧组合矿料颗粒群三维形态特征的测试和数字化过程，提出了曲率几何指标来评价矿料颗粒形态几何变化特征。对颗粒填充几何模型理论进行了总结分析，通过室内对不同形状特性、不同粒径大小集料开展填充试验，探求实际试验中矿料填充状态体积特性基本规律规律，与理论填充模型得到结论对比验证，表明球体模型理论空隙率的结果并不完全适用于研究和描述集料颗粒的填充状态，通过对碎石和卵石矿料的等粒径和双粒径组合填充试验发现，矿料填充特征受颗粒形态差异，粒径大小、粒径比关系及填充量比例等多因素影响。继而设计了沥青混合料矿料的组合填充试验，选取典型级配进行试验，论证了沥青混合料矿料填充骨架结构和空隙特征，对目前沥青混合料中有关矿料骨架形成的问题进行了探讨。　　论文初步提出一种沥青混合料矿料组合旋转压实填充的试验方法，用于对沥青混合料矿料级配的骨架形成状态判定，骨架性能的验证还需同矿料混合料力学性能等相联系，以及最终同沥青混合料路用性能的结合验证，但是此方法为研究沥青混合料矿料级配骨架结构和骨架界限粒径的确定提出新的设计方法和思路，具有一定借鉴意义。