Поразительно, как банальные вещи иногда отнимают кучу времени и сил.
В итоге, установка .NET 3.5 вместо привычных 3-5 минут заняла у меня 4 часа (привет от майкрософта).
Суть глюка в том, что при установке через сервер манагер он не может найти установочный пакет, неважно какой путь указываешь: установка с DVD, локального диска или iso, он в упор его не видит.
DISM ведет себе так же неадекватно (ошибка 0x800F081F или 0x800F0906).
Никакие шаманства из гугла по 100 штук на страницу типа: подключите интернет, поменяйте что-то там в локальной политике и т.п. мне не помогли.
В итоге все оказалось куда проще — это баг, который прилетает с обновлениями 2966827 и 2966828.
Что бы все же установить .NET 3.5 на 2012 R2, нужно удалить эти 2 пакета обновления, установить компонент и накатить обновления обратно.
ИЛИ просто установить сверху 3-е обновление 3005628, которое все фиксит.
Описание бага на сайте мелкомягких — KB3002547