水泥乳化沥青（Cement Asphalt,CA）砂浆是由水泥（Cement,C）、乳化沥青（Asphalt,A）、砂（Sand,S）和多种外加剂组成的有机-无机复合材料,其广泛应用于日本、德国和中国的高速铁路中,起支撑、调节和减隔振等作用。根据弹性模量和强度的不同,CA砂浆可分为CRTS（China railway track system中国铁路砟轨系统）I型和II型。服役状况下,2种CA砂浆充填层都出现离缝、冲蚀、开裂和碎裂等劣化现象,而其微结构的演变是产生上述现象的重要原因。本文首先从CA砂浆组成材料出发,揭示了水泥和乳化沥青掺量对CA砂浆力学性能影响规律。过高乳化沥青掺量时,CA砂浆基体为沥青占主导的柔性结构;过高的水泥掺量时,CA砂浆基体为水泥水化物占主导的脆性结构。其次,从凝胶尺度出发,通过氮吸附—脱附实验测试了掺与不掺乳化沥青水化硅酸钙的孔结构参数,并运用分形理论分析了其表面分形特征,阐明了2种水化硅酸钙微细观结构差异。乳化沥青使得水化硅酸钙形成了孔径较大的中孔,对大孔（>50nm）及微孔（<2nm）几乎没有影响。再者,基于背散射电子成像、扫描电子显微镜等微观实验结果,运用Hashin复合球模型,从水泥水化产物、水泥凝胶骨架、水泥沥青复合胶凝体系和水泥乳化沥青砂浆4个尺度,建立了CA砂浆静态受压力学模型,将CA砂浆微结构与力学性能相结合,得到了CA砂浆静态力学性能与组成之间的关系。沥青视为气孔或低模量组分时,CA砂浆静态弹性模量E_CA与水泥水化物相体积分数V_CH、抗压强度f与胶空比x,均存在幂函数的关系,且R²>0.8;实验与模型分析表明CA砂浆中水泥水化物为连续相并构成复合胶凝体骨架,沥青穿插其中,沥青对CA砂浆静态强度和弹性模量贡献较小。最后,通过室内实验模拟了服役环境,研究了紫外线老化作用对CA砂浆性能的影响,分析了环境条件（温度和湿度）与长期恒载耦合作用下CA砂浆徐变特性及其微结构演变。强紫外线使得沥青基体老化后变得硬脆,I型和II型CA砂浆的强度与弹性模量均升高,但脆性显著增大;I型CA砂浆徐变度为II型CA砂浆徐变度的3～4倍,饱水使得CA砂浆徐变度显著下降,而升温导致CA砂浆徐变度显著提高,浆体内部初始裂纹扩展和新裂纹的产生可能是导致该现象的主要原因。