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隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和對外交往的增多,在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面也有了很大的發(fā)展。每一條道路干線的形成都將預(yù)示著一個新的經(jīng)濟增長點的產(chǎn)生,它對于帶動城市及周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展起著重要的作用。如何延長城市道路的使用壽命,減少道路病害(如龜裂、網(wǎng)裂、縱橫裂縫、擁包)的發(fā)生,降低城市道路養(yǎng)護費用,充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用,是從事市政工程建設(shè)的廣大工程技術(shù)人員所急需研究的一個重要課題。1999 年3 月至11月,我們重點工程太原市平陽南路道路拓寬工程施工中使用了新型復(fù)合材料玻璃纖維土工格柵,共計4400m2 ,從根本上解決了在道路拓寬工程施工中新舊道路銜接這一施工技術(shù)難題,根除了由此而造成的路面病害,取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益,具有很高的推廣應(yīng)用價值。

產(chǎn)品名稱：玻璃纖維土工格柵

產(chǎn)品簡介：玻璃纖維土工格柵簡稱玻纖格柵、玻纖土工格柵，是用玻璃纖維長絲經(jīng)編織后涂覆瀝青制作而成，具有縱橫向抗拉強度高、延伸率低、彈性模量高、耐高低溫性能優(yōu)良等特性，表面經(jīng)瀝青涂覆處理后，具有優(yōu)良的抗堿性能及耐老化性能，廣泛應(yīng)用于瀝青路面、水泥混凝土路面，是一種路面增強新型優(yōu)良土工材料。實踐證明使用玻璃纖維土工格柵處理的路面與傳統(tǒng)路面相比，能降低造價，延長壽命，減少道路反射裂紋。

 玻纖土工格柵作用原理
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(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中所造成的，它包括因溫度和濕度變化而產(chǎn)生的水平位移，以及因交通荷載作用而產(chǎn)生的豎向剪切位移。前者導(dǎo)致接縫或裂縫上方的瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)較集中的拉應(yīng)力；后者則使接縫上方的瀝青加鋪層經(jīng)受較大的彎拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力。
由于土工格柵的模量很大，達(dá)到67Gpa，作為剛度大的硬夾層應(yīng)用在瀝青罩面層中，其作用是抑制應(yīng)力，釋放應(yīng)變，同時作為瀝青混凝土加筋材料，提高加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪能力，從而達(dá)到減少裂縫的目的。實踐表明，一條改變了方向的水平裂縫的對應(yīng)裂縫能量可從其起點移動0.6米，1.5米以上寬度的加筋材料有助于確保能量在裂縫兩側(cè)完全消散。
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(guān)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(xiàn)反射裂縫，同時還會因為荷載的長期作用而出現(xiàn)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：由于瀝青罩面層下為與瀝青罩面層同一性質(zhì)的柔性面層，當(dāng)受到荷載作用時，路表將發(fā)生彎沉。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(qū)域，面層受到拉力作用，由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同，而又彼此緊靠，因此在兩塊受力區(qū)域的交界處即力的突變處容易發(fā)生破壞。在長期荷載的作用下，發(fā)生疲勞開裂。
玻纖土工格柵在瀝青罩面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯?yīng)力與拉應(yīng)力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶，在這里應(yīng)力逐步變化而不是突變，減少了應(yīng)力突變對瀝青罩面層的破壞。同時玻纖土工格柵的低延伸率減小了路面的彎沉量，保證了路面不會發(fā)生過渡變形。
3.耐高溫車轍
瀝青混凝土在高溫時具有流變性，具體表現(xiàn)在：夏季瀝青道路面層發(fā)軟、發(fā)粘；在車輛荷載作用下，受力區(qū)域產(chǎn)生凹陷，車輛荷載撤除后瀝青面層無法完全恢復(fù)至受荷前的狀況，即產(chǎn)生了塑性變形；在車輛的反復(fù)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(jié)構(gòu)進行分析后，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，面層中沒有任何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。
在瀝青罩面層中使用玻纖土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用。瀝青混凝土中集料貫穿于格柵間，形成復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系，限制集料運動，增加了瀝青罩面層中的橫向約束力，瀝青面層中各部分彼此牽制，防止了瀝青面層的推移，從而起到抵抗車轍的作用。
4.抗低溫收縮開裂
嚴(yán)寒地區(qū)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，產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土拉伸強度時，產(chǎn)生裂紋，在裂紋集中的地方產(chǎn)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(yīng)力是解決問題的關(guān)鍵。
玻纖土工格柵在瀝青罩面層中的應(yīng)用，使得瀝青混凝土的拉伸強度大大提高，可以抵抗住較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生破壞。另外，即使因為局部區(qū)域產(chǎn)生裂紋，使裂紋發(fā)生處的應(yīng)力過于集中，但經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而逐漸消失，裂紋不再會發(fā)展成裂縫。在選用玻纖土工格柵時，除其性能指標(biāo)應(yīng)符合上表規(guī)定之外，還應(yīng)特別注意保證其幅寬不小于1.5m，以滿足其作為控制反射裂縫夾層時有足夠的橫截面積來充分消散裂縫能量；同時，其網(wǎng)眼尺寸宜為其上瀝青面層材料最大粒徑的0.5~1.0倍，這樣有助于達(dá)到最佳剪切膠粘性，促進集料嵌鎖與限制。
主要用途
1. 舊瀝青砼路面，加筋增強瀝青面層，防治病害。
2. 水泥砼路面改建復(fù)合式路面，抑制板塊收縮等引起反射裂縫。
3. 道路拓改工程，防治新老結(jié)合部及不均勻沉降而造成裂紋。
4. 軟土基加筋處理，利于軟土析水固結(jié)，有效抑制沉降，均勻應(yīng)力分布，增強路基整體強度。
5. 新建道路半鋼性基層產(chǎn)生收縮裂縫，加筋增強防止基礎(chǔ)裂紋反射而引起的路面裂縫。
玻纖土工格柵近段時間來發(fā)展迅速，并廣泛應(yīng)用于瀝青路面，尤其是用在瀝青罩面層用來減緩反射裂縫。加拿大AM大學(xué)的Texas交通學(xué)院用其特有的罩面試驗儀對玻纖土工格柵加筋罩面做了大量的模擬溫度循環(huán)效果的疲勞試驗，試驗表明，加筋的瀝青試件其抗裂能力要比未加筋的試件高二倍以上。澳大利亞新南威爾士州伍倫貢市政局曾對玻纖土工格柵、聚丙烯土工格柵、土工織物及厚瀝青混凝土罩面層等控制反射裂縫的產(chǎn)品進行了現(xiàn)場對比試驗，結(jié)論是玻纖土工格柵鋪設(shè)方便，控制反射裂縫效果最為顯著，且造價適中，因而建議推廣應(yīng)用。
在一些發(fā)達(dá)國家，如德國、美國、加拿大、澳大利亞及日本等，玻纖格柵的應(yīng)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(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，對其作用機理也作了大量系統(tǒng)研究，制定了一些相應(yīng)的設(shè)計應(yīng)用規(guī)范。
在我國，玻纖土工格柵的應(yīng)用相對較晚，1995~1996年的滬寧高速公路建設(shè)率先采用玻纖土工格柵用于瀝青路面中防止面基層裂縫而引起的瀝青面層反射裂縫的產(chǎn)生，經(jīng)多年來的觀察，效果明顯，故在1997年至2002年滬寧高速公路的維修工程中，仍采用玻纖土工格柵，用于原路面洗刨后的新罩面層中，以增強罩面層強度，防止反射裂縫產(chǎn)生。