在高速公路中,沥青路面以其众所周知的良好使用性能受到众多国家的青睐。在我国,近期在建、重建或大中修的高速公路、一级以及国道主干线有90%以上采用了传统的热拌沥青混合料。这种混合料需将沥青和矿料加热到150℃以上,不仅要消耗大量的能源,而且在生产和施工过程中还会排放出大量的废气和粉尘,严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。水泥乳化沥青混合料在整个拌和、摊铺、碾压过程中均无需加热,实行常温态施工,节约了能源,改善了施工环境,减少了大气污染,并且延长了施工季节。水泥乳化沥青混合料的胶结材料为无机材料水泥和有机材料乳化沥青复合而成,水泥在混合料中发生了复杂的物理化学变化,水泥水化与乳液破乳相互制约,相互促进,使得这种新型路面材料结构更加复杂,既有与沥青混合料和水泥混凝土相通的地方,又具备自己独有的特征。水泥乳化沥青混合料强度形成的关键在于,在乳化沥青破乳之前,通过拌和将乳液在集料表面的分布状态调整到最佳,使乳液均匀的分散于集料表面,破乳后的乳液最终在集料表面形成连续致密的沥青膜。这就要求混合料必须具备足够的拌和时间,乳液破乳不能太快;而开放交通及工期等因素又要求混合料必须尽快破乳,形成强度,承载交通。复配技术旨在解决上述矛盾,通过乳液的性能检测、复配乳液的施工性能、复配混合料的路用性能三个层次的比选,最终确定最佳复配方案为:1.0%SBT+0.8%MQK-1M。采用TAM Air八通道微量热仪,对比研究了水泥在纯水、酸性水溶液、乳化剂水溶液、乳化沥青中的水化反应情况,酸性环境阻碍了水泥水化的顺利进行;乳化剂对水泥具有缓凝作用,对最终水化程度影响不大;乳化沥青的包裹作用延迟了水泥的水化加速期。借助于ZetasizerNano Zeta电位分析仪对乳化沥青以及掺加不同剂量水泥和矿粉的乳化沥青悬浊液进行Zeta电位测定,结果显示水泥促进了乳液破乳,遇水带负电的水泥与阳离子乳化沥青混合,能促进结合料和集料的粘附性。基于AR2000ex型流变仪的乳化沥青以及水泥/矿粉乳化沥青胶浆的流变特性试验结果表明,水泥能够加速混合料的凝结固化成型速度,使混合料在更短的时间内形成板结整体。以混合料的马歇尔稳定度、低温劈裂强度、抗剪强度、肯塔堡飞散损失作为评价指标,研究了细集料级配组成、粗集料级配组成以及关键筛孔通过率对混合料性能的影响。水泥乳化沥青混合料性能对于细集料级配的变化相当敏感,细集料比例增大,有利于混合料整体性能的提高,但对于粗集料级配的变化不敏感。4.75mm、1.18mm和0.075mm筛孔通过率的变化对水泥乳化沥青混合料性能影响最大,推荐了细集料部分筛孔通过率变化幅度。借助CT扫描技术,结合宏观试验结果,系统研究了水泥乳化沥青混合料细观空隙结构,提出其分布特征。随着乳化沥青用量的增大,混合料内部空隙尺寸减小;乳化沥青用量为8%,水泥掺量达到4%时,大尺寸空隙比例增高,CT可视空隙率增大。扫描电镜和荧光显微镜分析表明,水泥乳化沥青混合料的内部结构比传统热拌沥青混合料疏松。稀浆混合料中气泡破裂后留下的“空位”,乳化沥青破乳水分蒸发后留下的空隙,水泥水化产物中存在的各种尺寸孔隙,集料内部孔隙以及压实后存在的集料与集料之间的间隙共同构成了水泥乳化沥青混合料复杂的空隙结构。对不同结合料组成的水泥乳化沥青混合料,进行力学特性(间接拉伸强度、抗压强度、抗剪强度、模量特性)、路用性能(水稳定性、高温稳定性、低温特性、抗飞散性能)和耐久性能(疲劳特性)试验,其中SPT的动态模量试验结果显示水泥乳化沥青混合料的力学性能良好,能够满足路面结构对模量的设计要求。水泥乳化沥青混合料动态模量主曲线的移位因子表明水泥乳化沥青混合料的温度敏感性低于热拌沥青混合料。基于以上试验结果,提出了不同交通量和不同气候条件下,水泥乳化沥青混合料的适用场合。