随着交通运输行业的快速发展,具有安全、舒适、环保等特点的透水沥青路面被广泛应用到高速公路和城市道路的建设中。透水沥青混合料属于典型的大空隙-骨架结构,相比于密级配沥青混合料更易受到水温耦合的损伤作用。因此,探究透水沥青混合料在水温耦合作用下的力学性能及功能特性变化规律,分析水温耦合作用对透水沥青混合料的损伤机理,对于解决透水沥青混合料在实际工程中的水温稳定性问题,以及进一步对其推广应用具有重要意义。本研究在90#基质沥青基础上,通过复合改性方式制备高粘度改性沥青,并对透水沥青混合料PAC-13进行配合比设计以及两种改性沥青下的力学和排水性能验证。同时,添加AC-13和SMA-13进行对比分析。通过车辙试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验,对水温耦合下透水沥青混合料的力学性能展开研究,并通过驻波管试验和摆式仪试验对水温耦合下的功能特性进行分析。沥青混合料宏观性能的损伤必定伴随着微细观结构的变化,通过对其微细观结构的相关参数进行分析,可以进一步研究水温耦合对沥青混合料性能的影响。因此,本研究采用分子动力学模拟和数字图像处理技术,分别从分子间粘性以及空隙特征层面探究水温耦合对沥青混合料的性能影响,以此对宏观试验加以佐证。研究结果表明,采用4%SBS+8%TPS制备的高粘改性沥青性能最佳。水温耦合会对透水沥青混合料的力学性能造成损伤,其损伤程度随温度的升高、水温作用时间的增长而愈加严重,但高粘改性沥青的应用可以明显改善透水沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及水温耦合下的耐久性。此外,经水分作用,三种级配混合料的降噪和抗滑性能均有显著损伤,特别是透水沥青混合料PAC-13最为严重。分子动力学模拟从分子层面出发,通过粘聚力和粘附力对宏观试验进行了验证。数字图像处理技术从空隙层面着手,通过对不同水温耦合条件下透水沥青混合料PAC-13的空隙特征进行对比分析,定量的研究了水温耦合对透水沥青混合料的损伤效果。