沥青路面的再生技术,能够有效减少能源资源的消耗,并且能够很好地处置旧的废弃料,起到变废为宝的作用,具有巨大的经济及环境价值,迎合了当下国际社会可持续发展的主流理念,是未来发展的必然趋势之一。但是目前再生理论还不够完善,再生剂产品良莠不齐,而目前还没有专门针对再生剂本身性能的设计理论及评价指标。因此建立健全再生剂设计方法和评价指标对于再生技术的发展和广泛应用具有很重要的意义。再生剂的设计目标是使其具有还原老化沥青性能的能力,因此再生剂的设计及优化离不开对沥青老化机制及材料组成变化的探究。首先系统的分析了沥青的热氧老化、沥青的光氧老化、沥青轻质组分挥发。三种老化作用机理不同,产生条件不同,对沥青材料成分及性能的影响也不同。试验结果表明,沥青的老化主要与沥青的产地相关,沥青标号和矿料的掺入对其影响较小。沥青的热氧老化和光氧老化反应过程中,除了有亚砜、酮芳香环的生成外,还会产生更多的氢键,这些沥青分子特性的转变,导致分子间的相互作用产生变化,进而改变了沥青内部胶体结构,产生沥青老化硬化特性。沥青的光氧老化并不均匀产生,且紫外线影响深度有限,紫外线对路面结构的影响更多的是由于表面沥青老化后引发的一系列其他病害过程。再生剂能否在短时间内使其中的“柔化”成分迅速扩散至旧沥青中,对于再生集料表面的沥青层性能具有非常显著的影响。为了研究不同成分再生剂的扩散特性,采用分子动力学的方法。首先在20种新沥青分子的基础上,利用沥青老化机制分析结果,生成25种老化沥青分子,构建老化沥青混合模型;依据选取的力场及分子动力学模型参数,计算生成了沥青材料的分子动力学模型。经验证,所构建的模型基本具备与沥青材料类似的性质特征,能够一定程度上代表沥青材料。然后选取了石油类和生物油类各4种典型分子进行扩散模拟分析。发现再生剂分子在沥青中的扩散既与再生剂分子的结构特征有关,也与再生剂内部分子间相互作用状况相关。依据模拟结果,总结提出了五种典型扩散模式。基于沥青老化特性分析及再生剂分子扩散模拟结果,明确了再生剂设计方法,从沥青融合层界面性能角度出发,进一步优化材料设计理论;在此基础上,结合再生沥青混合料配合比设计,制备了再生剂和相应的再生沥青混合料。最后对再生沥青混凝土的综合路用性能进行了验证,结果显示养生7天的再生沥青混合料的高低温性能可基本满足低等级路面的性能要求。虽然沥青混凝土再生技术已经经过了近百年的研究和近五十余年的推广应用,但目前尚无专门关于针对再生剂与旧沥青融合效果的标准评价方法。首先采用沥青混合料劈裂试验方法和沥青再生融合层拉拔试验,对再生沥青混合料中沥青再生融合层的性能进行评价。为了弥补评价方法的不足,进一步开展了沥青胶砂低温小梁试验。试验结果表明再生混合料的拉伸强度会随着养生时间的增加而增大,证明了再生混合料中确实存在扩散融合过程;聚合物的掺入能够提升沥青融合层在扩散融合初始阶段的界面性能。通过对比各种试验方法的优劣特性,提出采用沥青胶砂小梁试验作为沥青再生融合层界面性能标准评价方法。采用离散元球键模型方法构建了混合料低温性能预估模型,模型将沥青胶砂性能指标与半圆弯拉试验之间结果建立了联系。结果表明模拟结果与试验结果之间基本吻合,模型能够很好的预测特定条件下混合料的低温性能。然后利用离散元模型,分析了沥青胶砂不同指标对混合料低温性能的影响,最后通过对比分析确定了沥青再生层性能标准评价方法,并依据模型确定了沥青胶砂性能控制指标。