玻纖土工格柵在公路工程中的應(yīng)用和作用機(jī)理

時(shí)間：2019-07-24作者：山東世嘉工程材料有限公司瀏覽：672

一、玻纖土工格柵在公路工程中的應(yīng)用反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象。根據(jù)國內(nèi)外道路工程的實(shí)踐，在瀝青面層和中集瀝青混合料層或粗集瀝青混合料層之間鋪設(shè)一層土工織物，可用以消除或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生，從而延長道路的使用壽命，降低維修成本。但是，由于瀝青路面澆注時(shí)的溫度高達(dá)160℃-180℃，致使土工織物褶皺、變形、軟化，使其性能大大降低，不但難以消除或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生，而且使得瀝青路面較加凹凸不平，而玻纖土工格柵所特有的性能，完全滿足瀝青路面的要求，目前許多工程已使用玻纖土工格柵。

（1）抗疲勞開裂

瀝青路面必須具有一定的承載能力，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力，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，減少了應(yīng)力突變對瀝青面層的破壞。同時(shí)玻璃纖維土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量，保證了路面不會發(fā)生過度變形。

耐高溫車轍瀝青混凝土在高溫時(shí)具有流變性，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)原狀態(tài)，即產(chǎn)生了塑性變形，在車輛反復(fù)碾壓的作用下，塑性變形不斷積累，形成車轍。通過瀝青面層結(jié)構(gòu)分析可知，高溫下的瀝青混凝土在受到荷載的碾壓作用，形成了微量的波形流變，面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土流變的骨架材料，造成瀝青面層流變的累積疊加，這是形成車轍的根本所在。在瀝青面層中使用玻纖土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用，瀝青砼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(yùn)動(dòng)，增加了瀝青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。

抗低溫縮裂嚴(yán)寒時(shí)期，瀝青混凝土面層的溫度近于氣溫，瀝青砼遇冷收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，在受到荷載反復(fù)作用下，拉應(yīng)力進(jìn)一步增加，當(dāng)拉應(yīng)力**過瀝青砼拉伸強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂紋，在裂紋兩端處，拉應(yīng)力較加集中，裂紋逐步形成裂縫，造成病害。玻纖土工格柵置于瀝青中，使得瀝青砼的拉伸強(qiáng)度大大提高，足夠抵抗住較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生路面破壞，即使因?yàn)榫植繀^(qū)域產(chǎn)生微小裂紋，裂紋處的應(yīng)力集中，經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而消失，裂紋不會發(fā)展成裂縫。

延緩反射裂縫裂縫產(chǎn)生的反射有兩種，一種是面層產(chǎn)生裂縫后，裂縫向下反射，破壞下層結(jié)構(gòu)，降低路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在雨水時(shí)節(jié)，水進(jìn)入裂縫中，在交通荷載（輪胎壓力）的反復(fù)抵壓，水在裂縫中產(chǎn)生水壓，水不斷的沖擊瀝青混合料，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大。另一種是舊面層原有裂縫，路基層或下層路基層產(chǎn)生的裂縫向上反射，新罩路面無法承受因底層移動(dòng)而產(chǎn)生的剪切力和抗伸應(yīng)力，導(dǎo)致路面面層裂縫。在瀝青罩面層中加鋪玻纖土工格柵夾層，抑制應(yīng)力，釋放應(yīng)變，增強(qiáng)瀝青混凝土整體強(qiáng)度，達(dá)到防止裂縫向上或向下反射的目的。

二、玻纖土工格柵在路基中的應(yīng)用

路基是公路系統(tǒng)中較重要的結(jié)構(gòu)組織之一，在運(yùn)輸工具變應(yīng)力的作用下，基礎(chǔ)層局部地域承受較大的應(yīng)力和應(yīng)變，因長時(shí)間局部地域受應(yīng)力變化，基礎(chǔ)層開始出現(xiàn)沉降、位移、開裂等現(xiàn)象。由于基礎(chǔ)層的變化，導(dǎo)致路面發(fā)生不規(guī)則的曲率變化，使路面出現(xiàn)裂縫、起皺等現(xiàn)象。因此，基礎(chǔ)層增強(qiáng)十分重要。采用經(jīng)特殊處理的玻纖土工格柵，能使基礎(chǔ)層的整體強(qiáng)力大大提高，其作用就像鋼筋增強(qiáng)水泥混凝土一樣。土與玻纖土工格柵相互作用的加筋機(jī)理，在室內(nèi)進(jìn)行的大量試驗(yàn)表明：在土體中合理布置玻纖土工格柵，可使土體的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力明顯降低，土體剪應(yīng)力（土顆粒之間的磨擦作用）明顯提高，土體的抗剪強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，可以大大提高土體的承載能力，抗變形能力和抗裂能力。玻纖土工格柵在加筋土體中的內(nèi)聚力效應(yīng)、隔離效應(yīng)、波紋效應(yīng)、拱效應(yīng)、嵌鎖效應(yīng)等各種加筋效應(yīng)，有些是先后依次出現(xiàn)的，有些是重疊交叉作用，這些重疊的復(fù)合效應(yīng)，較終將改變或阻止塑性區(qū)的形成和發(fā)展。


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