一、引言

我国季冻区分布广泛，约占国土面积的53%。在这些区域，路基土体每年经历反复的冻融循环作用，导致路基性能的渐进式劣化。长双高速公路吉林段所在区域极端气温可达-39.8℃，路基温度最低可达-15℃，路基土为高含水率粉质黏土，工程特性较差。石灰稳定是该区域路基改良的主要技术手段，但其在冻融与干湿耦合环境下的长期性能演化规律尚需深入研究。

本文以长双高速公路吉林段粉质黏土路基为研究对象，通过系统的耐久性试验，揭示石灰稳定粉质黏土的强度演化规律与微观损伤机理，为该区域及类似季冻区路基工程的设计与施工提供科学依据。

二、材料与试验方案

原材料：粉质黏土取自长双高速公路吉林段路基。石灰采用Ⅲ级消石灰，有效氧化钙加氧化镁含量≥55%。

试验方案：设置石灰掺量为0%、3%、5%、7%、9%五个水平。在最佳含水率下制备试件，标准养护后分别进行浸水试验、冻融循环试验（10次、20次）和干湿循环试验（10次、20次）。测定各工况下的无侧限抗压强度，并通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析微观组成与结构特征。

三、试验结果与分析

3.1 强度演化规律

冻融循环下的强度演化：冻融循环下LSC的强度呈现“先增后减”的演化趋势。在冻融循环初期，由于未充分水化的胶凝材料在冻融交替提供的水分条件下继续反应，强度略有增长；随着循环次数增加，冻融产生的胀缩应力逐渐累积，胶凝结构遭到损伤，强度开始下降。

干湿循环下的强度演化：干湿循环下LSC的强度同样呈现“先增后减”的趋势。在干湿循环早期（前8个循环），水分的反复浸润促进了火山灰反应的持续进行，新生成的胶凝产物填充了孔隙，强度增加；当循环次数超过临界值后，反复的干湿交替产生的胀缩应力开始造成微观结构的累积损伤，强度转为下降。

3.2 石灰掺量的影响

LSC的最终强度显著受石灰掺量的影响，7%为研究区路基填筑的最佳石灰掺量。掺量过低时，火山灰反应不充分，胶凝产物不足以抵抗环境侵蚀；掺量过高时，过量石灰可能引发干缩裂缝，反而降低耐久性。

3.3 微观损伤机理

SEM和XRD分析揭示了不同环境作用对微观结构的影响差异。浸水试验表明，水分侵入导致胶凝材料的水化产物发生溶解和渗滤，C-S-H凝胶结构受到破坏。冻融循环同样对胶凝材料造成损伤——冰晶的反复冻胀使C-S-H凝胶产生微裂缝，孔隙结构粗化。干湿循环则表现出截然不同的效应——水分的反复浸润促进了火山灰反应的持续进行，新生成的胶凝产物使微观结构更加致密。

这一发现具有重要的工程意义：干湿循环在早期对石灰稳定土具有“增益”效应，而冻融循环和长期浸水则主要表现为“损伤”效应。在季冻区，冻融循环是主导性的损伤因素。

四、工程启示

基于上述研究结果，季冻区石灰稳定粉质黏土路基的设计与施工应关注以下要点：推荐石灰掺量取7%，在保证充分火山灰反应的同时避免过量石灰引发的干缩裂缝；施工中应严格控制含水率，避免过高含水率增加冻胀损伤风险；加强路基排水设计，减少水分在路基中的积聚，从源头上降低冻融损伤的水分来源；保证充足的养生时间和适宜的温湿度条件。

五、结语

季冻区石灰稳定粉质黏土在冻融循环和干湿循环下的强度均呈现“先增后减”的演化趋势，7%为研究区路基填筑的最佳石灰掺量。微观分析揭示了环境作用对胶凝材料的差异化影响——浸水和冻融循环造成胶凝材料损伤，而干湿循环则促进胶凝材料生长。研究结果为季冻区石灰稳定粉质黏土路基的施工设计提供了新的参考依据，对类似季冻区路基工程具有重要的指导意义。