煤矸石是开采煤炭过程中的附属品,它既是固体废弃物,也是可利用的资源,具有双重属性,目前我国煤矸石的综合利用水平不高,通常作为工矿业废料随意堆弃,造成资源浪费且严重影响居民生活。而在公路建设中,乳化沥青作为一种节能环保的材料被广泛使用,且随着我国公路事业发展路面材料需求量巨大,提出将煤矸石与乳化沥青相结合,制备成混合料的方式用于公路工程中,发挥双重优点,这一举措必将具有广阔的前景。因此本文以辽宁省铁法地区煤矸石为对象开展如下研究:首先,对煤矸石样品进行分类,采用相关试验分析煤矸石物理化学性质与工程特点,结果为煤矸石颗粒级配良好,物理及化学等相关集料特性符合公路工程集料试验的要求,同时检测乳化沥青基本指标,结果表明煤矸石及乳化沥青可以作为公路筑路建材的原材料。其次,开展室内试验研究乳化沥青煤矸石混合料各项指标,劈裂强度为0.308MPa,干湿劈裂强度比为77%,马歇尔稳定度为8.57k N,浸水马歇尔残留稳定度为75%;研究混合料路用性能,其中高温性能采用高温车辙动稳定度试验结果为1328次/mm;低温性能采用弯曲破坏试验破坏应变结果为2588με;水稳定性能采用浸水车辙试验,动稳定度比结果为86%。再次,提出常见的三种道路结构类型分别为结构一:低等级公路8cm沥青混凝土+20cm乳化沥青煤矸石混凝土基层;结构二:高等级公路15cm沥青混合料+20cm乳化沥青煤矸石混凝土+20cm水泥稳定碎石基层;结构三:旧路改造12cm沥青混合料+20cm乳化沥青煤矸石混凝土+20cm水泥稳定碎石基层,并用乳化沥青煤矸石与沥青碎石形成对比,利用有限元分析计算方法,分析模型的力学指标,可知煤矸石作为基层与沥青碎石基层相比,各项指标虽然略低于沥青碎石结构,但满足最低标准,即乳化沥青煤矸石混凝土可用作轻交通道路基层的填筑材料。随后开展乳化沥青混合料设计参数研究,包括结构层模量、车载作用及厚度,并进行相关应力分布特征规律模拟分析。最后,验算路面设计指标,包括沥青混合料层永久变形量Ra、路基顶面竖向压应变、沥青面层低温开裂指数CI、路面结构无机结合料稳定层疲劳开裂寿命Ne₂,满足公路沥青路面设计规范的要求。