我国路面结构中普遍采用的是半刚性基层沥青路面,由于基面层间存在材料及施工质量等方面的差异,层间粘结并不是理想的完全连续状态,造成二者在基面层间结合部位产生薄弱环节,易出现层间破坏。内蒙古寒冷地区道路所处环境恶劣,温差较大,进一步加剧了层间粘结失效。基层与面层间的粘结问题对路面的使用性能和寿命起到关键性的作用。胶粉改性沥青碎石粘结层被广泛应用于桥面防水铺装等工程中,表现出良好的应力过渡和防水粘结性能,且橡胶粉的应用解决了废旧轮胎“黑色污染”的问题。本文选用胶粉改性沥青碎石作为基层与面层间粘结层材料,来加强基面层间的粘结、改善和保证路面的使用质量。首先,以斜剪试验抗剪强度为指标分析不同影响因素下的层间粘结性能变化规律,并且基于灰关联理论分析了各种粘结层材料影响因素对基面层间抗剪强度的关联程度,结果表明对粘结层抗剪效果影响最大的因素是碎石撒布粒径,其次是碎石撒布量,然后是沥青洒布量,影响最小的是胶粉目数。结合试验结果和影响因素分析,提出了性能优越、经济合理的胶粉改性沥青碎石粘结层设置方案。其次,以层间抗剪强度和剪切模量作为层间粘结特性评价指标,通过斜剪试验对比不同温度下常规的乳化沥青和基质沥青粘结层粘结性能。以扭剪强度作为层间粘结特性评价指标,采用自行设计的扭剪试验方法,侧重模拟车辆对层间的揉搓效果,研究不同温度及不同荷载作用下的层间抗剪性能。斜剪试验和扭剪试验结果表明:胶粉改性沥青碎石粘结层表现出更加优异的抗剪性能,且不同材料粘结层粘结性能均表现为随温度的升高而急剧降低,层间抗剪强度与正应力呈线性增长关系。然后,建立有限元计算模型,通过连续模型和接触模型下路面结构基面层间剪应力的计算分析发现,常规层间处治情况下基面层间接触状态对基面层间的最大剪应力有很大的影响,层间接触不连续时,层间剪应力值会有突变,随着层间连续性增强,这种突变范围逐渐减小。由于两种接触模型下的层间作用机理不同,接触模型下层间传递和扩散荷载的能力与连续模型相比较小,因此其层间最大剪应力值要比连续模型下的大,并且接触模型能够更好的反映沥青路面的实际受力状态,故采用接触模型进行沥青路面力学分析将更合理。最后,模型中引入胶粉改性沥青碎石粘结层,计算并分析了斜剪试验下胶粉改性沥青碎石粘结层在沥青路面结构层间粘结处最大剪应力,结合模型计算结果,对不同温度及不同荷载作用下沥青路面结构粘结层进行抗剪强度验证,验证结果均满足抗剪强度要求。