含废旧水泥混凝土再生集料的沥青混凝土作为环保类铺装材料,既能承担交通任务、保证行车安全,又可以消化建筑垃圾、减少矿石资源的开采,对降低工业能耗、推动“碳中和”进程具有积极的工程实践意义。虽然国内外学者开展了大量再生集料沥青混凝土研究,但主要还是侧重于再生集料掺量与宏观路用性能之间关系的简单挖掘,然而再生集料沥青混凝土额外产生了水泥砂浆-沥青界面和旧天然集料-沥青界面等多种的物相界面,单纯掺量指标并不能全面、客观地反映再生集料对建设与服役期内沥青混凝土性能的影响。鉴于此,本文以再生集料结构组成和形貌特征为切入点,系统研究了再生集料沥青混凝土多物相界面特性,归纳了再生集料沥青混凝土低温裂缝萌生与扩展规律,分析了再生集料沥青混凝土高温流变行为特征,在此基础上实现了考虑再生集料强化效果的沥青混凝土配合比设计方法的优化。本文主要研究工作如下:首先,对再生集料进行了宏观、细观和微观尺度分析,明晰了再生集料物理力学、结构形貌、以及矿物组成特征之间相关关系。通过再生集料宏观性能试验,明确了再生集料与天然集料性能差异;利用X-ray CT扫描方法获取了再生集料颗粒内部细观图像,并基于“体素”空间建模技术重构再生集料三维几何结构,统计分析了再生集料形貌、附着水泥砂浆、原始孔隙分布特征;依托扫描电子显微镜和X射线衍射仪,通过差分分形维数算法和Rietveld全谱精细化拟合量化了再生集料微观形貌与矿物组成特征;运用Pearson相关分析法确定了再生集料宏观性能-细观结构-微观组成之间相关关系。其次,采用微观性能试验和细观数值仿真技术,对再生集料沥青混凝土内部各集料相-沥青砂浆界面过渡区的行为特性进行了多尺度研究。通过扫描电子显微镜图像与纳米压痕试验,获取了不同物相界面形态、以及力学特征的渐变规律,明确了两者之间的相互作用关系;基于真实再生集三维数据构建了再生集料-沥青砂浆界面损伤有限元模型,归纳了不同组成、形貌特征的再生集料-沥青砂浆界面损伤发展规律;确定种群规模为60,5-14-1（输入层-隐含层-输出层）拓扑结构的GA-BP网络模型,采用GA-BP神经网络敏感分析方法,揭示了再生集料形貌、组成对界面损伤的影响机制。再次,对再生集料沥青混凝土的低温断裂行为进行了材料多尺度分析,探索再生集料沥青混凝土裂缝形成内因及裂缝形成与扩展规律。采用低温条件下再生集料沥青混凝土半圆弯曲断裂试验明确了材料组成、损伤状态、环境条件等因素对宏观断裂特征的影响关系;引入数字图像相关法技术,捕捉了再生集料沥青混凝土细观裂缝的萌发与扩展过程,揭示了裂缝扩展路径选择的机理;同时基于内聚力CZM模型,构建了全局多物相界面特征的二维再生集料沥青混凝土仿真模型,对再生集料沥青混凝土的半圆弯曲试验进行数值计算,采用Levenberg-Marquardt全局优化法建立了宏观断裂指标、细观断裂指标与再生集料特征之间统一预测方程,明晰了再生集料沥青混凝土细观裂缝萌发、裂缝损伤状况和宏观断裂行为的影响关系。而后,在再生集料结构组成和形貌特征研究的基础上,对再生集料沥青混凝土拌合-压实-服役期间的高温流变特征进行了综合分析。采用拌合扭矩测试试验,研究了再生集料特征参数、施工、设计参数对拌合流变行为的影响关系,建立了考虑再生集料特征的拌合流变预测模型;通过旋转压实试验和二维光学切片扫描技术,归纳了压实过程中细观接触结构的沥青砂浆厚度变化规律,明晰了压实成型阶段再生集料对压实流变行为的影响机理;结合单轴贯入、单轴压缩试验和X-ray CT扫描技术,探究了再生集料沥青混凝土高温流变破坏的细观结构损伤机制。最后,在再生集料沥青混凝土性能波动成因及其发展规律分析的基础上,建立了再生集料强化方法和强化后再生集料沥青混凝土提升/修复效果评价体系。通过再生集料强化方法与相关规范要求的总结,提出了再生集料强化的评价内容和评价方法;基于沥青混凝土应用需求,采用弯曲小梁试验、冻融劈裂试验和车辙试验对强化再生集料沥青混凝土提升/修复效果进行了评价;在此基础上,将再生集料强化方案比选纳入再生集料沥青混凝土设计范畴,借助再生集料沥青混凝土提升/修复效果验证强化方案可行性,实现了考虑强化效果的再生集料沥青混凝土配合比设计方法优化。