沥青路面厂拌热再生技术能够高效回收、利用废旧沥青路面材料(RAP),且再生混合料性能良好,寿命周期内较其他再生方式、铣刨重铺等具有显著的环境和经济效益,因而成为公路交通可持续发展的重要举措,在国内外得到广泛的研究和应用。如何保证热再生沥青混合料性能是厂拌热再生技术关注的重点问题,而级配是混合料性能的先决条件,目前还未形成有效的热再生沥青混合料级配评价方法和体系,在RAP掺量确定、级配设计等关键环节上存在较强的经验性。围绕厂拌热再生过程中级配分形特征分析和热再生沥青混合料级配方法研究,首先探讨了分形理论对于热再生沥青混合料的适用性,推导了级配分形表述和分维数计算方法,分析了分形理论与传统级配理论之间的关系;其次对比了不同铣刨速度、铣刨深度下RAP矿料级配分形特征,基于分形评价分析了铣刨参数对RAP级配的影响,并通过模拟厂拌热再生生产过程,提出了RAP分散程度评价指标,得到了RAP分散与矿料迁移规律;再次,采用Menger海绵模型模拟热再生沥青混合料内部空隙结构,推导了混合料空隙分布密度函数,建立了混合料空隙分形模型;最后,以模型矿料间隙率和级配分维数为控制指标设计再生沥青混合料合成级配,通过马歇尔试验和路用性能试验,分析了级配参数对体积指标和性能指标的影响规律,构建了热再生沥青混合料体积参数、性能参数预测模型,并通过实体工程应用分析了级配设计方法的适用性。本文将二度域分维数应用于密级配沥青混合料的级配表述中,提供了测定热再生过程中RAP分散特性的试验方法。基于热再生沥青混合料空隙分形模型,提出了一种级配设计方法,可以为热再生沥青混合料级配设计与应用提供相应的理论及模型基础。