在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是旧路改造的主要形式之一。由于旧水泥混凝土路面的接缝与裂缝处不能承受剪应力和拉应力,在温度应力和车轮荷载周期性重复作用下,沥青加铺层的相应位置就容易产生反射裂缝。随着时间的推移,在交通荷载与环境的共同作用下,反射裂缝不断扩展,因而降低了路面的平整度和使用性能。本文紧密联系工程实际,以合宁高速公路小西冲段旧水泥混凝土路面改造工程为研究对象,依据对该路段路面状况调查和承载能力的评价,分析了各种路面破损现象的主要原因,针对不同破损状况,提出了处治措施。借鉴国内外已有经验成果的基础上,通过对旧路面状况调查,结合未来交通发展的需求,进行了加铺层的结构组成设计,并从力学角度分析了中面层为加铺层结构的最不利层,因此对其材料组成设计进行重点研究。针对中面层的结构特点,选择了普通沥青、SBS改性沥青以及TLA复合改性沥青共三种沥青与AC-20I调整型、AC-20I中值、SAC-20调整型三种集料级配类型共组成6种沥青混合料进行了全面的路用性能,对比研究了混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性能、强度性能和抗疲劳性能,并进行了技术经济评价,从而提出了中面层最佳的材料组成方案。最后通过反射裂缝试验研究分析了混合料各组分对反射裂缝产生的影响程度,另外还验证了反射裂缝评价方法的合理性。