温拌再生沥青混合料是基于温拌技术与热再生技术发展而来的新型环保型路面材料,兼备热再生技术和温拌技术的特点,提高了回收沥青混合料(RAP)添加比例,并实现较低温度下的拌和与压实,从而达到回收沥青混合料循环利用和节能减排的目的。论文依托重庆市交通科技项目“重庆高速公路沥青路面温拌再生关键技术及应用研究”开展研究,通过对旧料性能评价、再生集料形态结构分析、集料-沥青粘附机理研究,分析其对温拌再生沥青混合料性能的影响,探究了温拌剂在沥青混合料中的作用机理。首先,结合沥青含量和级配变异性分析,对回收的沥青混合料(RAP)进行破碎、筛分、分档。通过模拟老化与自然老化对比以及沥青指标灰色关联性分析,采用针入度、粘度和车辙因子作为沥青抗老化性能的评价指标。通过红外光谱、四组分分析,研究了沥青老化及其组分的变化规律与老化机理。发明一种新型石油沥青四组份试验装置,采用控制氮气气压的方法调整溶剂流速,有效降低轻质组分在脱洗过程中的氧化,克服了现有沥青四组分试验存在的问题。第二,提出采用椭圆度、形态因子两个指标表征再生粗集料的二维形态结构,对于相同粒径集料,随着旧料掺量的增加,集料的椭圆度和形态因子呈下降趋势;通过动态颗粒图像分析仪,采用粗糙度、球度和凸形度三个指标评价新旧集料颗粒棱角特性。通过对回收集料、石灰岩、花岗岩棱角与纹理特性分析,集料棱角与粒径大小具有一定的线性相关性,粒径越大棱角性越弱。不考虑沥青用量和成型工艺等因素,通过再生集料二维形态结构、棱角性分析,说明回收集料与新集料的棱角性对沥青混合料性能影响具有是一致性。第三,应用表面自由能理论,研究了再生沥青和温再生沥青表面自由能变化规律,分析了温拌再生条件下集料-再生沥青粘附特性。推导了温拌再生沥青混合料有水、无水条件下沥青-集料粘附模型,为研究温拌再生沥青混合料水稳定性能提供了理论依据。结果表明:温拌剂的添加改变了再生沥青极性分量和Lewis酸碱作用力参数,改善了沥青的表面自由能和内聚功,增强了沥青与石料的粘附能力。第四,通过室内试验研究了温拌再生沥青混合料的配合比设计,提出了回收沥青混合料掺配方法。采用体积参数法研究了再生沥青混合料的压实特性以及温拌机理,确定了最佳拌和温度125-140℃和压实温度120-135℃。通过对AC-13、AC-20温拌再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等性能研究,温拌再生沥青混合料不但可以提高旧料掺量,且具有良好的路用性能。对比温拌再生沥青混合料和热再生混合料胶结料的老化程度,采用温拌技术降低了再生沥青混合料中的沥青在施工过程中的老化程度,有利于沥青路面的耐久性。依据再生沥青混合料影响因素灰关联分析,RAP掺量、集料的形态结构与温拌再生沥青混合料高温性能关联较为密切;沥青、集料的表面能和油石比与水稳定性能关联密切;集料的形态结构与低温性能关联较为密切。最后,结合试验路段的铺筑,温拌再生沥青混合料各项指标满足路用性的要求。通过温拌再生与热拌、热再生沥青混合料的经济、环境效益对比分析,温拌再生沥青混合料节约了经济成本,降低了有害气体排放,具有较好的经济环境效益。