玻璃纤维土工格栅在沥青罩面中的应用

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1、玻璃纤维土工格栅在沥青罩面中的应用桂贤武深圳市市政工程设计院【摘要】本文阐述了玻璃纤维土工格栅在沥青罩面中的应用，着重分析了玻璃纤维土工格栅的理化性能、在沥青路面中的作用机理，列出了玻璃纤维土工格栅的性能指标，并介绍了玻璃纤维土工格栅在沥青罩面中应用的施工工艺。【关键词】沥青罩面玻璃纤维土工格栅反射裂缝一、前言在公路与城市道路建设中，经常需要对旧路进行改造，以满足不断增长的交通需求。为了充分利用旧有路面，并改善其路面使用性能，通常采用沥青混凝土对旧路面进行罩面补强。随着沥青罩面层使用时间的增长，将会逐步出现各种病害，如疲劳开

2、裂、车辙、低温收缩开裂、由下卧层接缝或裂缝引发的反射裂缝等。近年来，为改善沥青路面的使用性能，各种各样的新型路面加筋材料被应用到路面中来，其中较为引人注目的，当属玻璃纤维土工格栅（以下简称玻纤格栅）。采用玻纤格栅对沥青路面进行加筋增强处理，已经成为道路建设技术人员致力研究的一个方向。本文将结合本人的工程实践，谈谈玻纤格栅在沥青罩面中的应用。二、玻纤格栅特性玻璃纤维土工格栅是以无碱玻璃纤维网布为基材经表面涂覆处理而成的半刚性制品，是一种增强道路路面性能的新型优良土工基材。玻璃纤维的主要成分属硅酸盐，是一种理化性能极其稳定的材料

3、。它具有很高的耐热性和优异的耐寒性（一般工作温度为-100~280℃），强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀、膨胀系数低、尺寸稳定性好等特点。经表面改性并涂覆处理后，改变了玻璃纤维的表面性能，提高了其同沥青的复合性能，极大提高了该基材的耐磨性能及抗剪切能力。1）高抗拉强度、低延伸率——玻纤格栅是以玻璃纤维为原料，而玻璃纤维的强度较高，超过了其它纤维和金属。同时它的模量很高，具有很高的抗变形能力，断裂延伸率小于3%。2）无长期蠕变——作为增强材料，具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的，玻璃纤维不会发生蠕变

4、，这保证产品能够长期保持性能。3）热稳定性——玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上，这确保了玻纤格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。4）与沥青混合的相容性——玻纤格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的，每根纤维都被充分涂覆，与沥青具有很高的相容性，从而确保了玻纤格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固的结合在一起。5）物理化学稳定性——经过特殊后处理剂进行涂覆处理后，玻纤格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀，还能抵御生物侵蚀和气候变化，保证其性能不受影响。6）集料嵌锁和限制——由于玻纤格栅是网状结构，沥青混凝土中

5、的集料可以贯穿其中，这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动，使沥青混合料在受荷载的情况下能够达到更好的压实状态，更高的承重能力，更好的荷载传递性能及较小的变形。三、玻纤格栅作用机理玻纤格栅具有上述特点，当它应用于沥青罩面时，可以在以下几方面发挥重要作用。1、减缓反射裂缝。防止和控制反射裂缝是沥青罩面层设计的重点。由于水泥混凝土路面是刚性路面，同时具有接缝设计，因此旧水泥混凝土路面接缝和裂缝更容易导致沥青罩面层内反射裂缝的出现。本文将以旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层设计为例，谈谈玻纤格栅减缓反射裂缝的作用机理。反射裂缝

6、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。美国沥青协会（AI）认为旧混凝土面层接缝或裂缝处的弯沉量和弯沉差是引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因，因为轮载的施加速度远高于温度变化产生的面层板伸缩位移的速率。因此，控制反射裂缝应主要采用降低接缝或裂缝处的弯沉量和弯沉差以及增加加铺层弯拉强度和剪切

7、强度的措施。由于玻纤格栅的模量很大，达到67Gpa，作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中，其作用是抑制应力，释放应变，同时作为沥青混凝土加筋材料，提高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助于确保能量在裂缝两侧完全消散。玻纤格栅对于降低加铺层内因温度下降引起的应力和应变作用不如橡胶沥青应力吸收夹层、土工织物等软夹层，但对于降低荷载产生的应力和应变的作用则远大于软夹层。玻纤格栅近年来发展迅速，并广泛应用于沥青路面，

8、尤其是用在沥青罩面层用来减缓反射裂缝。加拿大AM大学的Texas交通学院用其特有的罩面试验仪对玻纤格栅加筋罩面做了大量的模拟温度循环效果的疲劳试验，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倍以上。澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市政局曾对玻纤格栅、聚丙烯格栅、土工织物及厚沥青混凝土