目前,冷再生技术以其常温拌和、铺筑的特点在节约能源消耗、提高回收沥青路面材料(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)利用率和减少施工过程烟气污染等方面有着明显的优势。但是冷再生混合料试验室测得的性能不如热拌沥青混凝土或热再生混合料,因此一般仅能作为下面层或基层。同时,较低的施工温度使得冷再生中的RAP一般被认为是“黑色集料”,其中的老化沥青被完全忽视。本文首先汇总分析大量实际工程长期性能观测数据后发现,冷再生混合料在长期使用过程中存在明显的强度、模量增长现象。同时,通过不同老化沥青含量和老化程度的模拟RAP制备的乳化沥青冷再生混合料劈裂试验证明,老化沥青含量越高、老化程度越低的RAP,能使乳化沥青冷再生混合料抗裂性能增长更加明显。同时,本文设计了新老沥青界面拉拔和剪切试验,试验结果也证明了老化沥青的粘结性能长期逐渐增长。因此,本文提出重要假设,即RAP中老化沥青在长期能够逐渐发挥出潜在的胶黏剂性能,并且这是冷再生混合料长期性能增长的重要原因之一。利用分子动力学对新旧沥青界面模型中老化沥青各组分的扩散系数与温度的关系进行了分析,模拟结果表明沥青质和胶质在160℃下的扩散系数约为15℃时的30倍,沥青分子的运动存在明显的“时温等效”现象,冷再生混合料中老化沥青与新沥青在长期逐渐相互扩散,消除界面微空隙,共同发挥胶黏作用理论上是可以实现的。国内外对冷再生混合料这种长期性能发展现象的研究尚不完善,造成了现有的试验室材料设计过程与实际使用状态不符的严重问题。为了更贴近实际地反映冷再生混合料使用过程中的性能增长,本文提出了冷再生混合料高温蒸汽养生制备方法。通过劈裂强度和空隙率的检测,证明改进方法可以更加有效地激活老化沥青的潜在活性,促进水泥水化,同时很好地模拟了面层施工时的二次热压实和交通荷载进一步压密的现象,能够表征乳化沥青冷再生混合料的长期状态。其次,利用改进方法,以获得最大的密实度为出发点,本文进一步提出了基于最大密实度曲线和控制关键筛孔通过率的级配优化思路。按照优化级配制备的乳化沥青冷再生混合料早期和长期劈裂强度都较高,空隙率较小,同时高温性能、低温性能在早期最不利状态下都满足要求,但抗水损害性能有待继续提高。最后,通过控制应力的间接拉伸疲劳试验比较了规范方法和改进方法制备的试件的疲劳性能,发现在相同应力比下,改进方法制备的试件疲劳寿命明显更高。进一步分析单级荷载下损伤演化和由高到低应力比变化过程中损伤积累的特性发现,乳化沥青冷再生混合料在长期使用过程中的疲劳寿命要远高于室内新成型的试件,表明现有对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的评估是偏于保守和安全的。并且,当早期承受过多荷载,损伤积累过大时,整体的疲劳寿命会显著降低,全面考虑冷再生混合料疲劳性能应该兼顾早期高应力比下的损伤快速积累和长期较低应力比下的损伤发展。