土工格栅加筋半刚性基层材料性能研究.doc

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1、土工格栅加筋半刚性基层材料性能研究摘要：本文通过对土工格栅与半钢性基层材料性能研究的分析，针对如何防止或延缓半钢性基层开裂，延长半钢性基层沥青路面使用寿命这一问题做了阐述，并结合一系列的性能实验提出了切实可行的方法，以供同行参考。关键词：公路工程；土工格栅；加筋技术；解决方案1土工格栅与半刚性基层材料适应性分析1.1半刚性基层路面使用现状半刚性基层沥青路面具有良好的力学性能和行车舒适性，因而得到广泛应用，成为我国高等级公路路面的主要类型。但由于交通量的日异增大,重载车辆的不断增多，在荷载重复作用下半刚性基层显示出脆性大、抗变形能力差的缺点。较薄的半刚性基层会过早的出现荷载

2、型裂缝，继而向面层延伸形成反射裂缝。路血裂缝不仅影响路血美观、降低平整度，而且会削弱路面的整体强度，降低路面的服务水平。我国早期修建的公路，多为二级公路，随着服役时间的增加，汽车荷载和环境因索的综合作用尤其是超载、超重车辆增多，致使许多路段出现严重的路面病害，其主要原因是对原路面的病害处理不够彻底。因此，探讨切实有效的技术措施，防止或延缓半刚性基层开裂，延长半刚性基层沥青路面使用寿命，具有很重要的现实意义。本文阐述了如何利用国产土工格栅，加筋路面结构层，达到减少或延缓路面病害的发生和发展的作用。1.2土工格栅与路面材料的相互作用机理土工格栅对路面材料的加固机理存在于土工格

3、栅与路面材料的相互作用Z中，这种相互作用可归纳为三种情况：土工格栅与路面材料相互作用如图1-K1-2.1-3所示：图1-1格栅与混合料摩擦图1-2格栅与混合料相互阻抗图图1-3格栅与混合料嵌锁图1.格栅表面与混合料的摩擦作用；2.混合料对格栅肋条和结点的被动阻抗力作用；3.格栅上的孔眼对混合料的锁定作用。由于土工格栅是网状的片材，所以在铺筑碾压时路面材料会嵌挤在土工格栅的网孔之中，格栅网孔对路面材料有锁定作用［2］。摩擦作用、被动阻抗作用、嵌锁作用这三种作用均能充分约朿混合料的侧向位移，从而大大增加混合体的自立稳定性［3］。1.3格栅材料与半刚性材料的适应性分析试验路的土

4、工格栅位于水泥稳定碎石半刚性基层下面，因此有必要分析两种材料的适应性。由于水泥稳定碎石材料受拉时的应力〜应变试验很难做，所以本次研究进行了水泥稳定碎石材料梁试件的弯拉试验，测得间接抗拉强度，同时得应力〜应变曲线如图1-8所示：由图可见：水泥稳定碎石的应力〜应变曲线也具有上升和下降阶段，加载初期变形与应力成线性增长达到极限应力后曲线急剧下降，属于脆性破坏。随裂缝宽度增加失去承载能力。图1-4水泥稳定碎石应力〜应变曲线图1-5土工格栅应力〜应变曲线由图1-4、图1-5可见加载前期格栅与混合料应力与应变都成线性变化，可以达到变形协调，但随着加载的增大，水泥稳定碎石混合料达到极限

5、拉应变而出现裂缝失去承载能力，但格栅材料仍然具有承载能力，格栅与嵌固在格栅材料中的混合料可以继续承担拉应力，同时分散裂缝产生时的应力集中，并口格栅的徐变可以延缓裂缝的扩展。根据《高等级公路半刚性基层沥青路面》，水泥稳定碎石抗弯拉强度的标准值可取为l.OMpeu由格栅拉伸试验测得格栅的拉伸强度＞10Mpa,所以格栅位于基层材料底面能延缓裂缝的产生，防止反射裂缝。说明选用格栅材料是合适的。同时对格栅材料要求其较小延伸率下的抗拉强度要明显大于半刚性基层材料的抗拉强度，使其在基层材料破坏前还未破坏[4][5]o2试验用材料及击实试验为验证加铺土工格栅对半刚性基层材料受力特性的改善

6、情况，我们在室内进行了铺加土工格栅半刚性基层材料中梁14天龄期和90天龄期的抗弯拉强度试验和疲劳试验，探究土工格栅加筋半刚性基层材料的力学性能，论证它对半刚性基层材料的抗弯拉及抗疲劳特性的影响。试验选用的半刚性基层材料为水泥稳定碎石。格栅选用的是郑州华瑞塑胶有限公司生产的土工格栅。2.1原材料选择1.水泥水泥采用陕西省耀县水泥厂生产的秦岭牌325#普通硅酸盐水泥。1•碎石的级配采用《公路工程集料试验规程》(JTJ058-2000),"路面基层及底基层用集料规格”表，结合土工格栅的孔径筹物理参数［7］,我们进行了级配调整，取屮间值，使其符合所选级配规格代号屮的数值范围要求［

7、8］。考虑到混合料与土工格栅材料的粘结性能，同时参考《公路路面基层施工技术规范》中的规定，取水泥用量：5%o2.2最佳含水量、最大干密度本次试验按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程HJTJ057-94)屮有关规定进行，采用重型击实标准确定混合料得最大干密度和最佳含水量⑻。经击实试验得最佳含水量最大干密度曲线见图l-6o由图1-6确定的最佳含水量为5.5%,最大干密度2.34g/cm3o图1-6干密度〜含水量曲线1土工格栅加筋梁的抗弯拉试验及分析3.1梁的成型试验试验釆用静力压实法制成棱柱体中梁试件，土工格栅位于梁底面，通过