目前我国沥青路面工程建设规模位居世界第一,按沥青路面设计寿命为8-15年计算,未来沥青路面的翻修将产生大量的废弃沥青混凝土。因此,废弃沥青混凝土的高效资源化再生利用是我国公路建设可持续发展的保障,本文针对目前普遍采用的再生沥青混凝土存在高温稳定性和抗二次老化能力不足,用于面层易出现车辙和服役寿命短的问题,依托国家自然科学基金与湖北省交通厅科技攻关项目,开展了利用废弃沥青混凝土(RAP)与水泥制备再生半柔性路面材料的研究,以提升再生沥青混凝土路面的承载能力与耐久性。论文采用FT-IR、AFM、GPC、SEM、DSR等现代测试技术,研究了沥青老化后胶体结构稳定性与粘弹性衰变规律,开发了以糠醛减二线抽出油为软化功能组分、酯型强极性四元共聚物为分散功能组分、萜烯树脂为增粘稳定组分、线型SBS为改性功能组分的多组分协同提升废弃沥青混凝土中老化沥青粘弹性的改性再生剂,探讨了改性再生剂对老化沥青胶体结构重建与粘弹性提升机理,研究与应用结果表明:添加9-12wt.%的改性再生剂(其组成为软化功能组分:改性功能组分:分散功能组分:增粘稳定组分=100:40-50:7-9:10-12)对武汉地区已服役10-15年的废弃沥青混凝土(重交70#沥青)进行改性再生,可使再生沥青混凝土中的沥青软化点≥75℃,5℃延度≥20cm,60℃粘度≥20000Pa·s,韧性≥15N·m,粘韧性≥20N·m,显著提高了老化沥青的粘弹性。针对废弃沥青混凝土颗粒组成复杂难控的级配特点,提出了基于灰色系统理论的废弃沥青混凝土颗粒级配虚拟分析方法,利用虚拟系数k_c建立虚拟级配曲线进行级配组成校正,基于校正结果,提出大空隙再生沥青混凝土基体的设计方法,通过再生沥青混凝土基体结构设计、再生沥青胶浆组成设计、再生沥青混凝土基体设计结果验证,制备出结构稳定、空隙率为22%-31%、废弃沥青混凝土掺量≥40%的再生沥青混凝土基体,在基体中灌入高流态低收缩水泥浆制备出了再生半柔性路面材料,60℃动稳定度≥16000次/mm,-10℃低温弯拉强度≥6.0MPa,冻融劈裂强度比≥88%,抗压回弹模量2000MPa-2500MPa,具有高承载和优良的耐久性能。研究了再生沥青混凝土基体的空隙率与水泥浆的灌入率对再生半柔性路面材料力学行为与服役性能的影响规律:随着再生沥青混凝土基体空隙率和水泥浆灌入率提高,逐渐形成连续、发达的水泥石网络骨架,对结构起增强作用,材料抗剪强度与弹性模量增大,疲劳寿命次数先增加后减小,动态模量对温度敏感性降低,高温稳定性能、低温抗裂性能、承载能力提高;水泥石填充再生沥青混凝土的空隙,降低了材料的导热系数,隔绝了沥青与水、空气的接触,使再生沥青混凝土路面材料抗二次老化性能提高,72h热氧加速老化(135℃)与240h紫外加速老化(40mW/cm~2)后再生半柔性路面材料的性能未出现衰减。探讨了再生半柔性路面材料的破坏机制:材料承受荷载时,再生沥青膜内应变逐渐增大,水泥石骨架网络连接位置出现应力集中,并逐渐断裂为非连续网络,随着变形增大,新、旧集料间出现相对移动,使材料结构失去稳定性,发生破坏。提出了废弃沥青混凝土预处理、再生沥青基体混合料拌合、运输、摊铺、碾压、灌浆、表面处理与养护的再生半柔性路面材料施工工艺,并于2016年将研究成果应用于湖北省武汉市江夏区S304省道(K54+200-K55+500),经过2年跟踪观测,路面未见任何病害。论文研究成果可为废弃沥青混凝土的资源化利用提供新途径与技术支撑。