矿料是沥青混凝土的骨架组成部分，包括粗骨料（粒径大于2.5mm）、细骨料（粒径0.074-2.5mm）及填料（粒径小于0.074mm）3部分，其物理化学性质对沥青混凝土的施工性能与工作性能有着极大的影响。
骨料是沥青混凝土的结构骨架，占沥青混凝土组成的80%，一般要求用清洁、坚硬、耐久、均匀的岩石加工制作，并要求粗骨料与沥青的粘结力及细骨料的水稳定性优良。我国SD220-87规范建议粗骨料尽量采用质地坚硬、洁净新鲜、热稳定性好、密度不小于2.5kg/cm3、吸水率不大于3%、耐久性及粘附性良好的碱性岩石加工制作。要求耐久性用硫酸钠法干湿循环5次，其重量损失不大于12%；要求与沥青的粘结力达4级以上，并对含泥量、粒形及级配等加工指标提出了严格要求。对于细骨料，则要求其质地坚硬、热稳定性好、干净（不含有机质及杂质）、重量损失不大于15%，水稳定等级不低于4级，对含泥量、粒形及级配等加工指标也提出了严格要求。
由于碱性岩石（特别是碳酸盐类岩石）对沥青的化学吸附作用而使骨料与沥青具有很好的粘附性能，为了保证沥青混凝土的水稳定性，我国沥青混凝土防渗工程多采用石灰岩、白云岩等岩石加工骨料；国外大多数沥青混凝土防渗工程也是如此。但是自然界中碳酸盐岩的分布仅占0.25%，资源极为有限。我国得天独厚，石灰岩、白云岩资源广泛分布，尤其是在水资源丰富的东南及西南地区，建设沥青混凝土防渗工程，可以就地取材或在附近获得优质矿质材料。
国内外一些沥青混凝土防渗工程中，也有因缺乏碱性骨料料源，而不得不考虑使用改性的酸性骨料配制沥青混凝土的情况，因此，对缺乏碱性骨料的工程，研究采用当地其它（酸性或中性的）材料，有其现实必要性和经济意义。为改善沥青混合料的施工性能，降低沥青混凝土的孔隙率，提高沥青混凝土的不透水性与柔性等工作性能，往往通过在沥青混合料拌制过程中掺加少量天然砂，以获得良好的施工性能与工作性能，同时，天然砂因其表面包有一层铁、铝和其它金属化合物，使其与沥青的粘附性得到极大改善，这一点为国内外绝大多数沥青混凝土防渗工程所证实。
填料技术要求方面，我国SD220-87规范规定：矿粉亲水系数不大于1.0，含水率小于0.5%，细度要求0.074mm筛孔总通过率大于70%，且0.15mm筛孔总通过率大于90%，0.6mm筛孔通过率为100%。工程上，一般使用碱性矿粉，常用的有石灰岩粉、白云岩粉、水泥和滑石粉等，而以石灰岩和白云岩磨细的矿粉为最好。
在工程实践中，填料的选择使用方面，国内外绝大多数沥青混凝土防渗工程使用石灰岩矿粉作填充料，其次是水泥，也有使用水泥熟料、滑石粉及粉煤灰等作填充料的，效果良好。在使用石灰岩或白云岩作骨料的沥青混凝土防渗工程中，使用同种原岩加工矿粉作为填料，不仅使骨料与填料具有同一物理化学性质，而且比使用其它矿质材料作填充料具有更为优良的正配性。这一点从理论上和实践上均得到佐证，在工程实践中更是如此，这也是许多沥青混凝土工程对碱性骨料加工过程中产生的粉细料要全面加以利用的主要原因。
水泥和水泥熟料是一种烧结粉磨材料，一些工程用其作填料，收到良好效果，且粉磨的水泥熟料优于水泥，这是因为水泥是由水泥熟料与石膏及其它材料混合磨制而成，成分稍复杂。粉煤灰是一种烧结矿物材料，尤其是高钙粉煤灰，其物理化学性质证明其可作为沥青混凝土填料，但其颗粒具有一定的微孔结构，对沥青有选择性吸附和渗入作用，因而使沥青混合料沥青用量增加、热稳定性差，和易性和可压实性降低，应进行针对分析和适当处理，国内外水工沥青混凝土工程使用也较少。
滑石粉是一种憎水性材料，也是一种优质填充材料，但滑石粉原石资源极为短缺，价格昂贵，这也是工程中一般以使用石灰岩和白云岩磨细的矿粉为最好的主要原因之一。沥青混凝土不仅对矿料物理化学性能有严格要求，而且对矿料经加工后的粒形，粉细料含量，级配及矿料含水率等指标都有极高要求，且宜采用干法加工工艺。
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