室内试验结果和工程应用情况表明,乳化沥青冷再生混合料的力学性能与热拌沥青混合料存在较大的差异。由于沥青混合料的细观结构对其力学性能有较大的影响,因此,为了深入研究乳化沥青冷再生混合料的力学机理,首先需要对其细观结构进行全面的分析。本文利用数字图像处理技术和X-ray CT无损伤扫描技术对乳化沥青冷再生混合料的细观结构展开研究。首先,利用工业CT获取了乳化沥青冷再生混合料试件的CT扫描图像,在对CT扫描图像进行一系列的图像处理之后,采用改进的OTSU法计算灰度阈值,解决了CT扫描图像的亮度不均匀问题,最终成功地提取出了乳化沥青冷再生混合料中空隙、水泥乳化沥青砂浆和粗集料颗粒三种材质的图像。其次,分析了乳化沥青冷再生混合料的空隙空间分布特性,并提出“空隙级配”的概念对其空隙统计特性进行研究。研究表明,随着集料级配由细变粗,乳化沥青冷再生混合料的空隙尺寸逐渐变大,空隙数量逐渐减少：空隙级配能够较好地反映出乳化沥青冷再生混合料的空隙统计特性,Weibull分布模型对其有较好的拟合效果；与热拌沥青混合料相比,乳化沥青冷再生混合料的空隙数量较多,空隙级配较细。然后,设计了沥青砂浆厚度的采样方法,提出了“厚度谱”的概念,研究了水泥乳化沥青砂浆在乳化沥青冷再生混合料中的分布状况。研究表明,厚度谱能够较好地反映沥青砂浆的厚度组成状况,对数正态分布模型对其有较好的拟合效果；与热拌沥青混合料相比,乳化沥青冷再生混合料中水泥乳化沥青砂浆厚度谱的期望、众数和最大比重都比较小。最后,针对乳化沥青冷再生混合料中的粗集料颗粒展开了一系列研究。研究表明,乳化沥青冷再生混合料的均匀性随着级配由细变粗而逐渐降低；与马歇尔击实和静压相比,旋转压实能够使得乳化沥青冷再生混合料分布更为均匀,并且粗集料颗粒的主轴方向角较小：与新集料颗粒相比,旧料颗粒的扁平比FER和表面纹理指数STI较小,棱角性指数AI较大。