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玻纖土工格柵是如何達到事半功倍效果的

發布時間: [2019-8-29-8:41:50] 瀏覽量:1059次

眾所周知，在教育領域都講究“因材施教”，其實這也同樣適用于材料選擇上，選擇不同的材料，自然有不同的施工效果。

玻纖土工格柵是一種增強路面及路基的新型優良土工基材，該產品采用玻璃纖維長絲經編織涂覆而成。玻纖土工格柵具有縱橫向很高的抗拉強度，低的延伸率，高的彈性模量，耐高低溫性能優良等特性，經表面涂覆處理后，具有優良的抗堿性能及耐老化性能，廣泛應用于瀝青路面，水泥混凝土路面及路基的增強；無論硬性路面和柔性路面皆可適用，與傳統路面相比，能降低造價，延長壽命，防止道路反射裂紋。玻纖土工格柵亦可用于鐵路、機場、水利、堤壩等軟土的增強及路基層的增強。
在增強路基的方面，我們常用的材料是鋼塑土工格柵和塑料土工格柵，而公路上常用的是玻纖土工格柵，像鐵路這種工程，我們常用凸節點土工格柵和塑料拉伸土工格柵，正如“因材施教”，不同的項目工程，選用不同的材質，才能保證施工質量，降低施工成本。
今天我們就來聊聊玻纖土工格柵的特點，希望對大家有所幫助。
纖格柵的主要成份是氧化硅、是無機材料，其理化性能極具穩定，并具有強度大、模量高，很高的耐磨性和優異的對寒性，無長期蠕變；熱穩定性好；網狀結構使集料嵌鎖和限制；提高了瀝青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性瀝青使其具有兩重的復合性能，極大地提高了土工格柵的耐磨性及剪切能力。
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產生的水平位移，以及因交通荷載作用而產生的豎向剪切位移。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；后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，達到67Gpa，作為剛度大的硬夾層應用在瀝青罩面層中，其作用是抑制應力，釋放應變，同時作為瀝青混凝土加筋材料，提高加鋪層結構的抗拉和抗剪能力，從而達到減少裂縫的目的。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，同時還會因為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：由于瀝青罩面層下為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。
玻纖土工格柵在瀝青罩面層中，能夠將上述的壓應力與拉應力分散，在兩塊受力區域之間形成緩沖帶，在這里應力逐步變化而不是突變，減少了應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，受力區域產生凹陷，車輛荷載撤除后瀝青面層無法完全恢復至受荷前的狀況，即產生了塑性變形；在車輛的反復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，形成復合力學嵌鎖體系，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，產生拉應力。當拉應力超過瀝青混凝土拉伸強度時，產生裂紋，在裂紋集中的地方產生裂縫，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。
玻纖土工格柵在瀝青罩面層中的應用，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力而不致發生破壞。另外，即使因為局部區域產生裂紋，使裂紋發生處的應力過于集中，但經玻纖土工格柵的傳遞而逐漸消失，裂紋不再會發展成裂縫。在選用玻纖土工格柵時，除其性能指標應符合上表規定之外，還應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，有效抑制沉降，均勻應力分布，增強路基整體強度。
5. 新建道路半鋼性基層產生收縮裂縫，加筋增強防止基礎裂紋反射而引起的路面裂縫。
玻纖土工格柵近段時間來發展迅速，并廣泛應用于瀝青路面，尤其是用在瀝青罩面層用來減緩反射裂縫。加拿大AM大學的Texas交通學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品進行了現場對比試驗，結論是玻纖土工格柵鋪設方便，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范。
在我國，玻纖土工格柵的應用相對較晚，1995~1996年的滬寧高速公路建設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生，經多年來的觀察，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，防止反射裂縫產生。現常用的玻纖土工格柵有帶自粘膠和不帶自粘膠兩種，帶自粘膠的可直接在已平整的基層鋪設，不帶自粘膠的，通常采用釘子固定法。
1、施工場地：要求壓實平整、呈水平狀、清除尖刺突起物。
2、格柵鋪設：在平整壓實的場地上，安裝鋪設的格柵其主要受力方向（縱向）應垂直于路堤軸線方向，鋪設要平整，無皺折，盡量張緊。用插釘及土石壓重固定，鋪設的格柵主要受力方向最好是通長無接頭，幅與幅之間的連接可以人工綁扎搭接，搭接寬度不小于10cm。如設置的格柵在兩層以上，層與層之間應錯縫。大面積鋪設后，要整體調整其平直度。當填蓋一層土后，未碾壓前，應再次用人工或機具張緊格柵，力度要均勻，使格柵在土中為繃直受力狀態。
3、填料的選擇：填料應按設計要求選取。實踐證明，除凍結土、沼澤土、生活垃圾、白堊土、硅藻土外均可用做填料。但礫類土和砂類土力學性能穩定，受含水量影響很小，宜優先選用。填料粒徑不得大于15cm，并注意控制填料級配，以保證壓實重量。
4、填料的攤鋪和壓實：當格柵鋪設定位后，應及時填土覆蓋，裸露時間不得超時48小時，亦可采取邊鋪設邊回填的流水作業法。先在兩端攤鋪填料，將格柵固定，再向中部推進。碾壓的順序是先兩側后中間。碾壓時壓輪不能直接與筋材接觸，未壓實的加筋體一般不允許車輛在上面行駛，以免筋材錯位。分層壓實度為20-30cm。壓實度必須達到設計要求，這也是加筋土工程的成敗關鍵。
5、防排水措施：在加筋土工程中，一定要做好墻體內外的排水處理；要做好護腳，防沖刷；在土體內要設置濾、排水措施，必要時，應設置土工布。