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玻纤格栅

发布时间:[2018-2-23 16:46:3]    浏览量:1297次

   玻纤土工格栅(又名:玻璃纤维土工格栅)是一种用于路面加强、老路补强,加强路基及软土基的优良土工合成材料。玻纤土工格栅无碱玻璃纤维通过精良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,并具有耐低寒、耐腐蚀等优良性能,多应用于沥青路面、水泥路面及路基的加强和铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、治沙等工程项目。 
  玻纤土工格栅是以玻璃纤维为材质,采用编织工艺制成的网状结构材料,为保护玻璃纤维、加强整体使用性能,经过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,其理化性能稳定,并具有强度大、模量高,很高的对寒性,无长期蠕变;热稳定性好;网状结构使集料嵌锁和限制;加强沥青混合料的承重能力。因表面涂有改性沥青使其具有两重的复合性能,加强了土工格栅的剪切能力。 
  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栅网格内互锁力加高,它们之间的摩擦系数加强(可达08~10),土工格栅埋入土中的抗拔力,由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强,因此它是一种良好的加筋材料。同时土工格栅是一种质量轻,具有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,不需要个别的施工机械。
  玻纤土工格栅所起到的作用
  1、减缓反射裂缝
反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的,它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移,以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。前者导致接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力;后者则使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力。
  由于土工格栅的模量很大,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**应力,释放应变,同时作为沥青混凝土加筋材料,加强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能量在裂缝两侧消散。
  2、抗开裂
  在旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层,其主要作用是加强路面的使用功能,对承载作用则贡献不大,加铺层下的刚性混凝土路面仍起关键的承载作用。而在旧沥青混凝土路面上进行沥青罩面则不同,沥青加铺层将与旧沥青混凝土路面一起承载。因此,在沥青混凝土路面上进行沥青罩面,除了会出现反射裂缝,同时还会因为荷载的长期作用而出现疲劳开裂。我们对旧沥青混凝土路面上的沥青加铺层受荷情况做受力分析:由于沥青罩面层下为与沥青罩面层同一性质的柔性面层,当受到荷载作用时,路表将发生弯沉。在直接与车轮接触的沥青罩面层受到压力,在轮载边缘以外的区域,面层受到拉力作用,由于两处受力区域所受力性质不同,而又彼此紧靠,因此在两块受力区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下,发生疲劳开裂。
  玻纤土工格栅在沥青罩面层中,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。同时玻纤土工格栅的低延伸率减小了路面的弯沉量,明确了路面不会发生过渡变形。
  3、减少车辙
  沥青混凝土在高温时具有流变性,具体表现在:夏季沥青道路面层发软、发粘;在车辆荷载作用下,受力区域产生凹陷,车辆荷载撤除后沥青面层无法恢复至受荷前的状况,即产生了塑性变形;在车辆的反复碾压的作用下塑性变形不断积累,形成车辙。我们对沥青面层结构进行分析后,可以知道由于高温下沥青混凝土具有流变性,而在受到荷载时,面层中没有一些可以约束沥青混凝土中集料运动的机制,造成沥青面层的推移,这就是形成车辙的主要原因。
在沥青罩面层中使用玻纤土工格栅,其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料于格栅间,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,减少了沥青面层的推移,从而起到减少车辙的作用。
  4、抗低温收缩开裂
  严寒地区的沥青道路,冬季面层温度接近于气温,在这样的温度条件下,沥青混凝土遇冷收缩,产生拉应力。当拉应力过沥青混凝土拉伸强度时,产生裂纹,在裂纹集中的地方产生裂缝,形成**。从裂纹的成因看,如何使沥青混凝土强度挡住拉应力是解决问题的关键。
  玻纤土工格栅在沥青罩面层中的应用,使得沥青混凝土的拉伸强度大大加强,可以挡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,但经玻纤土工格栅的传递而逐渐消失,裂纹不会发展成裂缝。在选用玻纤土工格栅时,除其性能指标应符合上表规定之外,还应注意明确其幅宽不小于1.5m,以给予其作为控制反射裂缝夹层时有多的横截面积来消散裂缝能量;同时,其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料大粒径的0.5~1.0呗,这样有于达到良好剪切胶粘性,帮助集料嵌锁与限制。
  (五)工程应用:
  玻纤土工格栅近年来发展快,并多方面应用于沥青路面,**是用在沥青罩面层用来减缓反射裂缝。加拿大AM大学的Texas交通学院用其精良的罩面试验仪对玻纤土工格栅加筋罩面做了大量的模拟温度的疲劳试验,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被上。澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市政局曾对玻纤土工格栅、聚丙烯土工格栅、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比试验,结论是玻纤土工格栅铺设方便,控制反射裂缝结果较为良好,且造价适中,因而建议推广应用。
  在一些发达国家,如德国、美国、加拿大、澳大利亚及日本等,玻纤格栅的应用已有十多年时间,在公路、市政道路及机场道面等要求较高的领域应用相当多样,对其作用机理也作了大量系统研究,制定了一些相应的设计应用规范。
  在我国,玻纤土工格栅的应用相对较晚,1995~1996年的沪宁高速公路建设先采用玻纤土工格栅用于沥青路面中减少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,结果良好,故在1997年至2002年沪宁高速公路的维修工程中,仍采用玻纤土工格栅,用于原路面洗刨后的新罩面层中,以加强罩面层强度,减少反射裂缝产生。



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