武漢瀝青路面鋪設(shè)玻璃纖維格柵的作用

1. 玻璃纖維土工格柵是以無捻玻璃纖維粗紗為原料，采用一定的織造工藝制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為保護(hù)玻璃纖維，提高整體使用性能，使其經(jīng)過特殊工藝處理后而形成的新型土工合成材料產(chǎn)品。目前已經(jīng)在瀝青路面、軟基處理、臺背填土、邊坡防護(hù)等方面，尤其是在瀝青道路建設(shè)方面已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。

2. 玻纖土工格柵的特性

（1）抗拉強(qiáng)度、低延伸率玻纖土工格柵是以玻纖為原料，而玻璃纖維的強(qiáng)度，超過了其它纖維與金屬。同時(shí)它的拉伸模量很高，具有很高的抗變形能力，斷裂延伸率小于4%。

（2）無長期蠕變

作為增強(qiáng)材料，具備在長期荷載的作用下低抗變形的能力即抗蠕變性是極為重要的，玻璃纖維不會發(fā)生蠕變，這就使其能夠長期保持良好性能。

（3）熱穩(wěn)定性

玻璃纖維在1000℃才開始熔化,確保了玻纖土工格柵在瀝青混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中承受高溫的穩(wěn)定性。

（4）與瀝青混合料的相容性

玻纖土工格柵在后處理工藝中涂覆的材料是針對瀝青混合料設(shè)計(jì)的，每根纖維都被充分涂覆，與瀝青具有很高的相容性，從而確保了玻纖土工格柵在瀝青混合料層面中不會與瀝青混合料產(chǎn)生隔離，而是牢固地結(jié)合在一起。

（5）物理化學(xué)穩(wěn)定性

經(jīng)過特殊后處理劑進(jìn)行涂覆處理后，玻纖土工格柵能夠抵抗各類物理磨損和化學(xué)侵蝕，還能抵御生物侵蝕和氣候變化，保證其性能不受損失。

（6）集料嵌鎖和限制

由于玻纖土工格柵是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土中的集料可以貫穿其中，這樣就形成了機(jī)械嵌鎖。這種限制阻礙了集料的運(yùn)動，使瀝青混合料在受荷載的情況下能夠保持更好的密實(shí)狀態(tài)，更高的承重能力，更好的荷載傳遞性能以及較小的變形。

3. 玻纖土工格柵的應(yīng)用及作用機(jī)理

玻纖土工格柵具有以上所述特點(diǎn)，當(dāng)它應(yīng)用于瀝青路面施工時(shí)，可以在以下幾個(gè)方面發(fā)揮重要作用。

（1）抗疲勞開裂

瀝青混凝土路面具有一定的承載能力，且在規(guī)定的使用期限內(nèi)不會發(fā)生疲勞破壞。根據(jù)柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，要求控制路表彎沉、層底面彎沉和層底面彎拉應(yīng)力小于相應(yīng)的容許量，以保證路面不致產(chǎn)生過度的變形和開裂。我們對瀝青路面受荷載的情況做受力分析，在直接與車輛荷載接觸下，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?nèi)菀装l(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的下面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯?yīng)力與拉應(yīng)力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成一個(gè)緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)里應(yīng)力是逐步變化而不是突變，減少了應(yīng)力突變對瀝青面層的破壞，同時(shí)玻纖土工格柵的低延身率減小了路面的彎沉量，保證了路面不會發(fā)生過度變形而開裂。

（2）抗高溫車轍

瀝青混凝土在高溫時(shí)具有流變性，具體表現(xiàn)在：夏季瀝青路面面層受高溫作用而發(fā)軟發(fā)粘。在車輛荷載作用下，受力區(qū)域凹陷，車輛荷載撤除后，瀝青面層無法完全恢復(fù)受荷載之前的狀態(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，就形成了車轍。我們對瀝青面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，可以知道由于高溫作用下瀝青混凝土具有流變性，而在受到荷載時(shí)，僅靠瀝青混凝土路面的路面結(jié)構(gòu)無法約束瀝青混凝土集料的塑性變形，造成瀝青混合料的推移，這就是形成車轍的主要原因。在瀝青面層中的上面層與中面層之間使用玻纖土工格柵，其可以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之間，形成復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系，限制集料運(yùn)動，增加了瀝青混合料的橫向約束力，瀝青面層中各部分彼此牽制，防止了瀝青面層的塑性變形，從而起到抵抗高溫車轍的作用。

（3）低溫縮裂

處于我國北方地區(qū)的瀝青道路，冬季面層溫度接近于大氣溫度，在這樣的氣候條件下，瀝青混凝土遇冷收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土抗拉伸強(qiáng)度時(shí)，就產(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(qiáng)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面層中的中間層使用，提高了面層的橫向拉伸強(qiáng)度，使得瀝青混凝土的拉伸強(qiáng)度大大提高，可以抵抗住較大的拉應(yīng)力而不致使瀝青混凝土發(fā)生破壞。另外，即使因?yàn)榫植繀^(qū)域產(chǎn)生裂紋，在裂紋發(fā)生處的應(yīng)力集中，經(jīng)玻纖土工格柵的相互傳遞而消失，裂紋不會發(fā)展而形成裂縫。

（4）延緩反射裂縫

許多舊瀝青路面鋪覆了瀝青混凝土加鋪層后，被認(rèn)為結(jié)構(gòu)牢固的瀝青混凝土加鋪層過早地出現(xiàn)了與舊瀝青路面面層相似的裂縫?，F(xiàn)今我國許多地方修建的高速公路一般都采用半剛性基層（水泥穩(wěn)定級配碎石較多），瀝青混凝土路面面層因半剛性基層而產(chǎn)生反射裂縫的現(xiàn)象也已相當(dāng)普遍。反射裂縫破壞瀝青路面表面的連續(xù)性，降低路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得水進(jìn)入底層，造成道路水損病害。而裂縫產(chǎn)生的原因是路面面層無法承受因底層位移而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。這種位移是由于車輛荷載或溫度荷載（膨脹和收縮）的作用而引起的。在瀝青混凝土加鋪層的下面或半剛性基層上面加鋪玻纖土工格柵，能夠抑制應(yīng)力，釋放應(yīng)變，作為瀝青混凝土面層中的拉伸增強(qiáng)材料，可以達(dá)到減少反射裂縫產(chǎn)生的目的。

4. 適用范圍

近年來許多公路工程設(shè)計(jì)都采用了玻纖土工格柵，實(shí)踐證明，玻纖土工格柵不但在防止瀝青路面開裂，減少或延緩反射裂紋的數(shù)量或出現(xiàn)時(shí)間，減少瀝青路面的車轍和擁包，還可適當(dāng)提高半剛性基層的疲勞壽命。其適用范圍主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）舊瀝青混凝土路面嚴(yán)重開裂，加筋增強(qiáng)加鋪瀝青面層，防止反射裂縫病害。

（2）舊水泥混凝土路面改建復(fù)合式路面，抑制板塊伸縮縫等引起反射裂縫。

（3）道路拓改工程，防止新舊結(jié)合部產(chǎn)生不均勻沉降而形成裂縫。

（4）軟土地基加筋處理，利于軟土固結(jié)，有效抑制沉降，均勻應(yīng)力分布，增強(qiáng)路基整體強(qiáng)度。

（5）新建道路半剛性基層產(chǎn)生收縮裂縫，采用加筋增強(qiáng)措施防止基層裂縫反射而引起瀝青路面裂縫。

（6）在瀝青混合料中摻加鋼纖維或玻璃纖維，可以提高瀝青路面的強(qiáng)度，同時(shí)大大增強(qiáng)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性，防止疲勞開裂。