多年来沥青混合料水损坏已经成为我国公路建设的一个主要问题，目前用于评价沥青与石料粘附性能的力学理论、化学反应理论、分子定向理论、静电理论等理论由于各自评价指标的计算过程相当复杂，仅适用于定性描述沥青与石料粘附的形成机理。现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）采用水煮法、水浸法评价沥青与集料粘附性的方法缺乏定量指标，测试结果受人为因素影响大。本文提出用表面能理论来定量评价不同沥青和不同集料之间的粘附性能，通过界面粘结强度试验、抗水损性能试验验证了表面能理论用于评价沥青与石料粘附性能的正确性，进一步探讨了表面能理论指标同沥青与石料粘附性能之间的关系，为以后评价沥青与集料粘附性的好坏提供另一种定量评价的方法和标准。论文通过接触角测定、挂线法和挂片法等试验测定了沥青与石料的表面能参数，结合表面能理论对沥青和石料的粘附机理进行了分析，分别分阶段分析了无水条件下和有水条件下沥青与石料粘附性能。无水条件下以接触角和破坏阶段的吉布斯自由能的变化量作为评价沥青与石料界面粘附性能好坏的指标；有水条件下，以接触角、水损阶段的吉布斯自由能的变化量以及沥青的内聚功作为评价沥青与石料抗水损性能好坏的指标。采用了紫外光分光计测定石料对石油沥青吸附量和抗剪强度两种室内试验来验证沥青-石料界面体系在无水条件下的粘附性能，结果表明：两种试验结果与表面能理论分析结果保持一致。并通过灰关联理论对影响沥青-石料界面粘结性能的影响因素进行了关联度分析，表明表面能理论指标与沥青-石料界面粘结性能的关联性较好。采用了SHRP净吸附试验和水煮法确定水煮等级以及水煮过程中沥青膜质量剥落率两种试验来验证沥青与石料体系在有水条件下的粘附性能，结果表明：两种试验结果与表面能理论分析结果保持一致。通过灰关联理论对影响沥青和石料抗水损性能的影响因素进行了关联度分析，表明表面能理论指标与沥青-石料界面抗水损性能的关联性较好。进一步建立了表面能理论指标和水煮等级间的拟合关系式。最后，采用了石灰浆和加入抗剥落剂两种处理方式对酸性集料与沥青体系进行改性，并结合表面能理论对其粘附性能进行了分析。结果表明：抗剥落剂处理酸性石料的方式较石灰浆处理更有效。