乳化沥青就地冷再生技术因其环保性和经济性正在我国逐步地推广使用,为了适应工程的不同需求,冷再生混合料的路用性能需要进一步的提升,本文以乳化沥青改性为提高混合料性能的突破点,对改性乳化沥青及改性乳化沥青冷再生混合料的性能展开研究。首先,基于沥青乳化和改性原理,应用胶体磨法制备了符合规范中的技术要求的普通乳化沥青和三种改性乳化沥青。采用常规性能、时间扫描、重复蠕变恢复和多应力重复蠕变恢复等试验研究了制得产品的性能。研究表明改性乳化沥青的储存稳定性较差,高温性能提升,两种改性剂有助于提升低温延展性;改性乳化沥青温度敏感性、高应力时的应力敏感性较低,体现出更好地抗永久变形能力。其次,对乳化沥青冷再生混合料进行了配合比设计并用方差分析确定了设计指标的优先级,在多个时间节点将不同养生方式的混合料性能进行比对,探讨了合理的养生方式;研究了采用粉煤灰和钢渣替代部分水泥的可行性,研究发现,替代后混合料性能均有不同程度的下降,尤其是钢渣早期强度很低,二者的替代量应被严格控制。再次,使用有限元软件模拟得到冷再生层实际所受的温荷条件后,运用改进的动态蠕变试验和半圆弯曲试验评价了冷再生混合料的高温及低温路用性能。结果表明改性乳化沥青混合料的高温抗变形性能较普通乳化沥青有大幅提升,两种混合料的抗裂性能有提升,一种混合料易发生脆断破坏。综合高低温指标,确定了性能最佳的乳化沥青冷再生混合料。接着,采用数码扫描仪切片扫描的方式获取了冷再生混合料砂浆的细观结构,用砂浆厚度谱来研究砂浆在混合料中的分布状况。研究表明,厚度谱能较好地反映砂浆分布状况,韦布尔增长函数对冷再生混合料的厚度谱拟合效果良好;改性乳化沥青混合料在纵断方向上表现出更好的压实性能;探究了高温蠕变加载作用反映在砂浆厚度谱上的变化规律,并基于此提出了预测冷再生路面结构剩余使用寿命的方法。最后,针对乳化沥青-砂浆与混合料体系的联系展开了一系列研究。研究表明,在对应夏季正常荷载作用下,可以用降维分析的方法找到代表乳化沥青产品综合体系高温受荷状态下的主要指标,有11个试验指标相关度较高,依据主成分得分可以综合评价乳化沥青产品的性能。通过本文的研究,从改性乳化沥青及其混合料的角度获得了提升冷再生混合料高低温性能的有效途径,为实际的工程应用提供了有益帮助。