水泥乳化沥青砂浆层是无砟轨道的关键结构层位,其性能优劣直接对高速列车的安全运行能力产生影响。目前水泥乳化沥青砂浆的性能研究主要停留在宏观层面,而微观演变机理方面的研究较少,导致配合比设计比较盲目。因此本文从微观结构入手,研究了CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的力学性能、耐久性随原材料及配合比变化的演变规律,阐述了力学性能、耐久性的微观发生机理,并据此提出了CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的最佳配合比。首先,本文采用环境扫描电镜（ESEM）对微观形貌进行了观测,对特征区域微观形貌的元素组成进行了线扫描（EDS）与面扫描（Mapping）分析,阐述了水化产物的典型形貌及分布规律。研究结果显示:随着沥灰比（A/C值）的增加,板片状水化产物氢氧化钙（CH）的形成逐渐受到阻碍,针棒/纤维状钙矾石（AFt）类水化产物逐渐增加,由其形成的网络结构更加密实,水化硅酸钙（C-S-H）凝胶表面裹覆以及聚集的沥青愈发明显,水泥乳化沥青砂浆微观结构逐渐从水化产物为连续相过渡为沥青为连续相。其次,本文采用核磁共振（NMR）法对孔隙结构进行了测定。结果显示:随A/C值的增加,孔径分布呈现0.1μm以上孔隙率明显增加而0.001μm-0.1μm孔隙率明显减少的趋势。同时本文对冻融循环后的孔隙结构也进行了测定,通过与冻融循环前的孔隙结构进行对比发现,大量0.1μm以下孔隙在冻融循环作用下转化为0.1μm以上孔隙,转化幅度随A/C值的增加明显降低。再次,本文采用单轴压缩试验对抗压强度进行了测定。试验结果显示:随着A/C值的增加,抗压强度明显下降;随硅灰掺量的增加,抗压强度呈现先增长后降低的趋势;当矿粉掺量小于20%时,矿粉对抗压强度影响较小,当矿粉掺量超过20%时,矿粉将会使后期的抗压强度明显降低。结合微观结构分析:C-S-H凝胶为提供强度的主要水化产物,交织形成密实网络结构的纤维状AFt对抗压强度的提高具有一定的促进作用。孔径大于1μm孔隙的孔隙率与A/C值呈正相关关系,与抗压强度呈负相关关系。最后,本文采用冻融循环试验对抗冻性进行了测定。微观结构分析结果显示:A/C值对抗冻性的影响来自两个方面:一方面,C-S-H凝胶为提供横向基频的主要微观结构,乳化沥青的裹覆降低了C-S-H凝胶的连续性,从而导致抗冻性下降。另一方面,纤维状Aft的形成使孔隙得到填充,形成的密实网络结构为冻融循环过程中的水分迁移提供弹性空间,降低了气泡间隔系数,从而使抗冻性提高。两方面的综合作用使水泥乳化沥青砂浆的抗冻性随A/C值在0.9-1.8区间变化时,呈现先下降,后小幅上升再下降的趋势。