目前,建筑废弃物的资源化利用在我国具有重要的战略意义,再生骨料透水混凝土作为一种主要的再生产品,具有显著的科研和工程应用价值。透水混凝土由于多孔特性,设计其强度和渗透系数一直是一个难题,现有的基于孔隙特征的性能关联模型实用性较差,因此急需发展出一种更为实用可靠的透水混凝土性能预测和设计方法。另外,较差的冻融耐久性是制约再生骨料透水混凝土实际应用的主要原因之一,故对于其冻融耐久性的增强研究是必要的。基于此,本论文开展了一系列的研究工作,主要内容如下:借助X射线断层成像和图像处理技术,提取了实际透水混凝土中的水泥浆体分布。利用骨料表面最大浆体包裹厚度和实际浆体包裹厚度,揭示了透水混凝土中水泥浆体分布特征。设计试验研究骨料粒径和水泥浆体流变性对骨料表面最大浆体包裹厚度的影响,试验结果表明,水泥浆体屈服应力、表观粘度和流动度与骨料表面最大浆体包裹厚度具有高度相关的指数关系。提出了透水混凝土细观结构预测方法,预测并提取了水泥浆厚度分布和孔隙结构等细观结构特征,预测分布和实际分布具有良好的一致性,验证了该方法的可靠性。基于上述细观结构预测方法,采用水泥浆体平均厚度和骨料平均粒径,建立了透水混凝土性能预测模型并发展出了性能设计方法。基于预测的孔隙结构,对透水混凝土透水性能做了三维数值仿真研究。采用硅烷乳液对再生骨料透水混凝土的再生骨料表面和水泥基分别进行改性。研究了两种改性方法对其冻融耐久性和抗压强度的影响,揭示了再生骨料透水混凝土冻融劣化机理。借助傅里叶红外光谱、压汞法和扫描电镜等微观测试手段,分析硅烷改性机理及对水泥基孔隙结构、水泥水化和界面过渡区的影响。试验结果表明,再生骨料表面硅烷改性是一种很好的提高再生骨料透水混凝土冻融耐久性的方法。