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玻纤土工格柵 

玻纤土工格柵(又名:玻璃纤维土工格柵)是一种用于路面增强、老路补强,加固路基及软土基的优良土工合成材料。玻纤土工格柵高强无碱玻璃纤维通过先进的经编工艺制成网状基材,经表面涂覆处理而制成的半刚性制品。具有经、纬双向很高的抗拉强度和较低的延伸率,并具有耐高温、耐低寒、抗老化、耐腐蚀等优良性能,广泛应用于沥青路面、水泥路面及路基的增强和铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、防沙治沙等工程项目。 
  玻纤土工格柵是以玻璃纤维为材质,采用一定的编织工艺制成的网状结构材料,为保护玻璃纤维、提高整体使用性能,经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。玻璃纤维的主要成份是:氧化硅、是无机材料,其理化性能具稳定,并具有强度大、模量高,很高的耐磨性和优异的对寒性,无长期蠕变;热稳定性好;网状结构使集料嵌锁和限制;提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能,很大地提高了土工格柵的耐磨性及剪切能力。 
  有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理,使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格柵网格内互锁力增高,它们之间的摩擦系数显著增大(可达08~10),土工格柵埋入土中的抗拔力,由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大,因此它是一种很好的加筋材料。同时土工格柵是一种质量轻,具有一定柔性的塑料平面网材,易于现场裁剪和连接,也可重叠搭接,施工简便,不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
  玻纤土工格柵所起到的作用
  1、減緩反射裂縫
  反射裂縫是由于舊混凝土面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內出現應力集中所造成的,它包括因溫度和濕度變化而産生的水平位移,以及因交通荷載作用而産生的豎向剪切位移。前者導致接縫或裂縫上方的瀝青加鋪層內出現較集中的拉應力;後者則使接縫上方的瀝青加鋪層經受較大的彎拉應力和剪切應力。
  由于土工格柵的模量很大,达到67Gpa,作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中,其作用是抑制应力,释放应变,同时作为沥青混凝土加筋材料,提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力,从而达到减少裂缝的目的。实践表明,一条改变了方向的水平裂缝的对应裂缝能量可从其起点移动0.6米,1.5米以上宽度的加筋材料有助于确保能量在裂缝两侧消散。
  2、抗疲勞開裂
  在舊水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層,其主要作用是提高路面的使用功能,對承載作用則貢獻不大,加鋪層下的剛性混凝土路面仍起關鍵的承載作用。而在舊瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面則不同,瀝青加鋪層將與舊瀝青混凝土路面一起承載。因此,在瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面,除了會出現反射裂縫,同時還會因爲荷載的長期作用而出現疲勞開裂。我們對舊瀝青混凝土路面上的瀝青加鋪層受荷情況做受力分析:由于瀝青罩面層下爲與瀝青罩面層同一性質的柔性面層,當受到荷載作用時,路表將發生彎沈。在直接與車輪接觸的瀝青罩面層受到壓力,在輪載邊緣以外的區域,面層受到拉力作用,由于兩處受力區域所受力性質不同,而又彼此緊靠,因此在兩塊受力區域的交界處即力的突變處容易發生破壞。在長期荷載的作用下,發生疲勞開裂。
  玻纤土工格柵在沥青罩面层中,能够将上述的压应力与拉应力分散,在两块受力区域之间形成缓冲带,在这里应力逐步变化而不是突变,减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。同时玻纤土工格柵的低延伸率减小了路面的弯沉量,保证了路面不会发生过渡变形。
  3、耐高溫車轍
  瀝青混凝土在高溫時具有流變性,具體表現在:夏季瀝青道路面層發軟、發粘;在車輛荷載作用下,受力區域産生凹陷,車輛荷載撤除後瀝青面層無法恢複至受荷前的狀況,即産生了塑性變形;在車輛的反複碾壓的作用下塑性變形不斷積累,形成車轍。我們對瀝青面層結構進行分析後,可以知道由于高溫下瀝青混凝土具有流變性,而在受到荷載時,面層中沒有可以約束瀝青混凝土中集料運動的機制,造成瀝青面層的推移,這就是形成車轍的主要原因。
  在沥青罩面层中使用玻纤土工格柵,其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料运动,增加了沥青罩面层中的横向约束力,沥青面层中各部分彼此牵制,防止了沥青面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用。
  4、抗低溫收縮開裂
  嚴寒地區的瀝青道路,冬季面層溫度接近于氣溫,在這樣的溫度條件下,瀝青混凝土遇冷收縮,産生拉應力。當拉應力超過瀝青混凝土拉伸強度時,産生裂紋,在裂紋集中的地方産生裂縫,形成病害。從裂紋的成因看,如何使瀝青混凝土強度抵抗住拉應力是解決問題的關鍵。
  玻纤土工格柵在沥青罩面层中的应用,使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高,可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。另外,即使因为局部区域产生裂纹,使裂纹发生处的应力过于集中,但经玻纤土工格柵的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝。在选用玻纤土工格柵时,除其性能指标应符合上表规定之外,还应特别注意保证其幅宽不小于1.5m,以满足其作为控制反射裂缝夹层时有足够的横截面积来充分消散裂缝能量;同时,其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料粒径的0.5~1.0倍,这样有助于达到剪切胶粘性,促进集料嵌锁与限制。
  (五)工程應用:
  玻纤土工格柵近年来发展迅速,并广泛应用于沥青路面,尤其是用在沥青罩面层用来减缓反射裂缝。加拿大AM大学的Texas交通学院用其罩面试验仪对玻纤土工格柵加筋罩面做了大量的模拟温度循环效果的疲劳试验,试验表明,加筋的沥青试件其抗裂能力要比未加筋的试件高二倍以上。澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市政局曾对玻纤土工格柵、聚丙烯土工格柵、土工织物及厚沥青混凝土罩面层等控制反射裂缝的产品进行了现场对比试验,结论是玻纤土工格柵铺设方便,控制反射裂缝效果显著,且造价适中,因而建议推广应用。
  在一些發達國家,如德國、美國、加拿大、澳大利亞及日本等,玻纖格柵的應用已有十多年時間,在高等級公路、市政道路及機場道面等要求較高的領域應用相當廣泛,對其作用機理也作了大量系統研究,制定了一些相應的設計應用規範。
  在我国,玻纤土工格柵的应用相对较晚,1995~1996年的沪宁高速公路建设采用玻纤土工格柵用于沥青路面中防止面基层裂缝而引起的沥青面层反射裂缝的产生,经多年来的观察,效果明显,故在1997年至2002年沪宁高速公路的维修工程中,仍采用玻纤土工格柵,用于原路面洗刨后的新罩面层中,以增强罩面层强度,防止反射裂缝产生。


点击:325  录入时间:2018/12/11 【打印此頁】 【返回
 
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