二灰砂砾具有原材料储量丰富、成本低廉、施工简单、后期承载能力强等优点，同时还可减少因开采石料造成的环境破坏，长期以来一直是我国公路路面基层主要结构形式之一。但是，由于使用中存在二灰砂砾集料级配规定不尽合理以及室内确定的混合料使用性能与实际应用间存在脱节等问题，制约了此类材料的应用及推广。 针对这种现状，本研究从二灰砂砾强度形成机理分析入手，通过深入的理论分析、大量的室内外试验研究，以及四条实体工程的铺筑及跟踪观测，系统研究了二灰砂砾综合路用性能与材料组成间关系，推荐出不同等级公路二灰砂砾多指标控制体系，提出了有干涉条件下的二灰砂砾骨架状态评价方法以及基于不同使用要求条件下二灰砂砾组成设计方法以及。 通过对二灰砂砾材料结构与性能分析，对影响二灰砂砾使用性能的材料组成参数进行了系统研究。首次提出二灰胶砂理论，并结合二灰砂砾二级分散系结构与薄弱夹层特性，揭示了与混合料使用性能密切相关的材料参数一二灰胶砂及二灰胶砂富余量的变化特性，为二灰砂砾路用性能研究提供了理论支持。 为了使研究成果更具代表性和实用性，开展了全国天然砂砾分布特性与二灰砂砾使用状况调查，进行了逐级振动试验与均匀设计法填充试验，通过灰色关联度分析，推荐出骨架结构砂砾级配及关键控制筛孔。 在深入分析二灰砂砾传统设计方法基础上，首次提出基于二灰胶砂富余量的混合料组成设计方法，通过对11种代表性二灰砂砾的力学、抗裂及抗冲刷等性能的测试与分析，结合采用APDS97、Ansys软件对已建立温度场的不同等级公路典型结构的温度应力分析结果，首次推荐出不同等级公路二灰砂砾应用技术指标及标准，完善了二灰砂砾路用性能质量控制体系，同时推荐出不同等级公路二灰胶砂合理富余量，解决了传统设计中存在的混合料使用性能与材料组成脱节的问题，使此类材料配比设计方法从经验设计向性能设计转变。 针对低活性粉煤灰评价存在的问题，首次提出粉煤灰活性测试方法及评价参数，将粉煤灰外部宏观控制参数-比表面积及内部活性控制参数-活性度有机的结合在一起，补充完善了现行规范中粉煤灰等级划分的不足。 此外，建立了集料级配数字化特征参数与混合料性能的联系，推荐采用粗、细集料级配参数分别评价二灰砂砾的强度及收缩特性。 论文在深入分析集料骨架状态评价方法的基础上，对有干涉条件下的二灰砂砾骨架状态评价参数进行了研究，通过对比分析平均粒径间距、骨架面积指数以及混合料使用性能间的关系，提出有干涉条件下骨架状态评价方法，推荐出不同等级公路二灰砂砾理论骨架面积指数，完善了有干涉状态下集料骨架结构评价体系。 针对稳定砂砾类基层材料使用性能受温度影响大的特点，首次提出采用温度时间积作为室内模拟室外环境的控制参数，建立了不同季节施工时的温度时间积与施工控制指标及设计指标之间的联系，为不同地区在不同季节施工时准确确定施工及设计参数提供了技术支撑，实现了设计与施工参数一体化。