低温环境下路基路面材料的施工性能研究
摘要：低温环境对路基路面材料的施工性能产生显著影响。研究发现，当温度降低时，填料材料的物理力学性能发生明显变化，主要表现在材料含水率分布异常，强度特性改变和变形特征复杂化。填料的压实性能，工作性能和分层填筑性能均受到显著影响，表现为压实度难以达标，材料工作性下降和层间结合质量变差。针对这些问题，通过优化压实技术，改进材料性能，创新施工工艺和完善质量监控体系等措施，有效提升了低温环境下路基路面材料的施工性能。研究成果为寒冷地区路基路面工程施工提供了重要的技术支持。
关键词：低温环境路基路面材料性能施工工艺质量控制
低温环境对路基路面材料的物理力学性能和施工工艺产生显著影响，这种影响主要表现在材料的压实特性，强度性能和耐久性等方面，近年来，随着我国交通基础设施建设向寒冷地区不断延伸，低温环境下路基路面材料的施工性能研究日益重要，国内外学者针对低温条件下材料性能变化规律，施工工艺适应性等开展了大量研究，但仍存在诸多技术难题亟待解决，开展低温环境下路基路面材料施工性能研究，对提高工程质量和使用寿命具有重要意义。
1路基路面主要材料特性
1.1填料材料物理特性
路基路面填料材料的物理特性直接影响工程质量和施工性能，填料材料主要包括粗粒土，细粒土和粉质黏土等，不同材料表现出独特的物理性质，粗粒土具有较高的透水性和较低的毛细作用，其颗粒级配对材料的工程性能影响显著，良好的级配有利于提高填料的压实效果和承载能力，细粒土的物理性质受含水量变化影响明显，塑性指数和液性指数是评价其工程特性的重要指标，这些指标对材料的压实特性和强度特性具有重要影响[1]，粉质黏土因其较高的比表面积，表现出显著的吸水性和温度敏感性，含水量的微小变化会导致其工程性能发生明显改变，填料材料的重要物理指标包括颗粒组成，天然含水率与密度与孔隙比以及饱和度等，这些指标通过标准试验方法测定，为评价材料适用性和确定施工工艺参数提供基础依据。
1.2填料材料力学特性
填料材料的力学特性体现在强度，变形和稳定性等方面，路基路面填料在荷载作用下表现出复杂的应力-应变关系，其抗剪强度由内摩擦角和粘聚力共同决定，填料的压缩特性与颗粒组成和结构密实度密切相关，粗粒料表现出较小的压缩变形，而细粒料则易产生显著的固结变形，填料材料在动荷载作用下呈现出明显的弹塑性变形特征，反复荷载会导致材料强度和刚度衰减，材料的CBR值是评价路基填料承载能力的重要指标，通过CBR试验确定的承载比直接反映填料的支承强度，填料的抗剪强度参数通过直剪试验或三轴试验测定，这些力学指标为路基稳定性分析和路面结构设计提供依据[2]，填料材料的应力应变关系表现出显著的非线性特征，其弹性模量和泊松比随应力水平变化而改变。
2低温环境下材料性能变化规律
2.1材料含水率变化特征
低温环境下路基路面填料材料的含水率变化呈现独特规律，当环境温度降至0℃以下时，填料中的自由水开始发生相变，形成冰晶，导致材料含水率分布发生显著变化，在冻结过程中，温度梯度驱动水分在填料孔隙中迁移，形成水分再分布现象，使填料表层含水率降低而深层含水率升高，冻结作用产生的负压力促使深层土体中的水分向冻结面迁移，造成冻结区含水率异常增大，细粒土和粉质黏土由于比表面积大，持水性强，在低温环境下表现出更为明显的含水率变化特征，实验研究表明，填料的粒径分布和孔隙特征直接影响其冻结过程中的含水率变化规律[3]，填料中盐分含量的高低也会影响水分迁移和相变过程，进而改变材料的冻结特性，在工程实践中，低温条件下填料含水率的变化对材料的工程性能产生重要影响，需要采取相应的施工和养护措施加以控制。
2.2材料强度性能变化
低温环境对路基路面填料材料的强度性能产生显著影响，当温度降低时，填料中水分冻结形成冰晶，使材料内部结构发生改变，导致强度特性产生明显变化，实验研究表明，填料的抗压强度和抗剪强度随温度降低呈非线性增长，这种增长主要源于冰晶对颗粒间结构的加固作用，在冻结状态下，填料的内聚力和内摩擦角均有所提高，但其变形模量和弹性模量则表现出明显的温度依赖性，填料在低温冻结过程中，冰晶体积膨胀会在材料内部产生微观裂隙，影响材料的整体强度，粉质黏土和细粒土在冻融循环作用下，强度损失较为显著，表现为承载力下降和变形量增大，通过三轴试验和无侧限抗压强度试验发现，低温条件下填料的应力-应变曲线斜率增大，表明材料刚度提高但脆性增强，这种强度性能的变化规律对路基路面结构的设计和施工工艺选择具有重要指导意义。
2.3材料变形特性变化
低温环境下路基路面填料材料的变形特性呈现复杂的温度相关性，实验研究表明，填料在温度降低过程中，弹性变形和塑性变形的比例发生显著改变，表现为弹性变形占比增大而塑性变形减小，在冻结状态下，填料的瞬时变形减小，但长