本文从乳化沥青水泥冷再生材料组成着手,以不同拌和顺序为切入点:矿料和水泥拌和后再加乳化沥青、矿料和乳化沥青拌和后再加水泥,矿料、乳化沥青和水泥一同拌和,乳化沥青和水泥预拌合后再加矿料(分别对应拌和顺序A、B、C和D),通过一系列试验对冷再生混合料的组成材料微观形貌、微观结构以及混合料性能进行研究。论文主要工作包括以下方面:首先,本文从冷再生宏观强度和性能入手,比较不同拌和顺序下冷再生混合料的劈裂强度、干湿劈裂强度比、动态回弹模量和动态模量的差异。结果表明,不同拌和顺序下冷再生混合料的力学性能差异较大,拌和顺序D、B整体性能优于拌和顺序A、C。紧接着从影响冷再生强度的材料因素出发进行研究,结果发现,RAP料相较于新料,与乳化沥青发生了更深层次的结合,在这一阶段乳化沥青与RAP料中旧沥青开始结合形成新的有效胶结料,是混合料强度再次增长的关键。其次,通过扫描电镜背散射观测技术和数字图像处理对水泥-新料、水泥-旧料、沥青-新料和沥青-旧料的两相材料组成分布特征进行研究,其中采用灰度阈值分割能有效地分割各相产物。采用聚类分析、韦伯分布和敏感性分析对两相材料的空隙、填料、胶结料特征进行分析,并以界面过渡区厚度作为空隙含量和水泥水化产物变化的界线,以及旧沥青含量和自由沥青含量变化的界线。两相材料的界面区厚度:沥青-新料<沥青-旧料<水泥-新料<水泥-旧料。最后,对胶浆形貌与冷再生混合料中胶浆形貌进行对比分析。接着,比较不同拌和顺序下冷再生混合料的形貌特征差异与材料组成差异,根据能谱分析结果发现,各拌和顺序中的分层砂浆层都是水泥、乳化沥青和填料的分散相,不同点在于水泥、乳化沥青的相对含量差异与水泥沥青组成结构的差异。拌和顺序B、D优于拌和顺序A、C的内在机理在于,较厚的沥青主相过渡区域不利于界面粘结,而沥青水泥的预拌合有利于砂浆形成水泥沥青复合胶结料。