淺析玻纖格柵的作用及應用

【摘 要】玻纖土工格柵以玻璃纖維無堿無捻粗紗為主要原料，采用一定的編織工藝制成的網狀結構材料，為保護玻璃纖維、提高整體使用滌綸土工格柵采用高強度海綸工業長絲，經過經編定向織造網格坯布，經涂覆加工成土工格柵。土工布用于公路、鐵路、隧道、堤壩、尾礦處理，起隔離、過濾、排、加固、保護和增強。本文就玻璃纖格柵的作用及應用這兩方面進行詳細的敘述。

【關鍵詞】玻纖格柵；防治；反射裂縫

0.引言

隨著公路交通量和汽車載重量的增大，對路面結構的破壞日漸加重，越來越多的舊混凝土路面面臨著修復工作。與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復比較困難，即使在舊混凝土路面上加鋪瀝青罩面層是一種改善其使用性能的有效措施，但在瀝青加鋪層中出現反射裂縫仍是需要解決的主要問題。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大，但環境因素(雨雪、氧化、粉塵)的負效應，常常使得裂縫迅速向四周擴展，縮短罩面層壽命。為了能有效地減緩舊水泥混凝土路面上裂縫的反射速度，或減薄瀝青罩面層厚度，國內外研究人員進行了大量的試驗，既積累了成功經驗，也吸取了許多失敗的教訓。

1.玻纖土工格柵所起到的作用

1.1減緩反射裂縫

反射裂縫是由于舊混凝土面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內出現應力集中所造成的，它包括因溫度和濕度變化而產生的水平位移，以及因交通荷載作用而產生的豎向剪切位移。前者導致接縫或裂縫上方的瀝青加鋪層內出現較集中的拉應力；后者則使接縫上方的瀝青加鋪層經受較大的彎拉應力和剪切應力。

由于土工格柵的模量很大，達到67Gpa，作為剛度大的硬夾層應用在瀝青罩面層中，其作用是抑制應力，釋放應變，同時作為瀝青混凝土加筋材料，提高加鋪層結構的抗拉和抗剪能力，從而達到減少裂縫的目的。實踐表明，一條改變了方向的水平裂縫的對應裂縫能量可從其起點移動0.6米，1.5米以上寬度的加筋材料有助于確保能量在裂縫兩側完全消散。

1.2抗疲勞開裂

在舊水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層，其主要作用是提高路面的使用功能，對承載作用則貢獻不大，加鋪層下的剛性混凝土路面仍起關鍵的承載作用。而在舊瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面則不同，瀝青加鋪層將與舊瀝青混凝土路面一起承載。因此，在瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面，除了會出現反射裂縫，同時還會因為荷載的長期作用而出現疲勞開裂。我們對舊瀝青混凝土路面上的瀝青加鋪層受荷情況做受力分析：由于瀝青罩面層下為與瀝青罩面層同一性質的柔性面層，當受到荷載作用時，路表將發生彎沉。在直接與車輪接觸的瀝青罩面層受到壓力，在輪載邊緣以外的區域，面層受到拉力作用，由于兩處受力區域所受力性質不同，而又彼此緊靠，因此在兩塊受力區域的交界處即力的突變處容易發生破壞。在長期荷載的作用下，發生疲勞開裂。

玻纖土工格柵在瀝青罩面層中，能夠將上述的壓應力與拉應力分散，在兩塊受力區域之間形成緩沖帶，在這里應力逐步變化而不是突變，減少了應力突變對瀝青罩面層的破壞。同時玻纖土工格柵的低延伸率減小了路面的彎沉量，保證了路面不會發生過渡變形。

1.3耐高溫車轍

瀝青混凝土在高溫時具有流變性，具體表現在：夏季瀝青道路面層發軟、發粘；在車輛荷載作用下，受力區域產生凹陷，車輛荷載撤除后瀝青面層無法完全恢復至受荷前的狀況，即產生了塑性變形；在車輛的反復碾壓的作用下塑性變形不斷積累，形成車轍。我們對瀝青面層結構進行分析后，可以知道由于高溫下瀝青混凝土具有流變性，而在受到荷載時，面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土中集料運動的機制，造成瀝青面層的推移，這就是形成車轍的主要原因。

在瀝青罩面層中使用玻纖土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用。瀝青混凝土中集料貫穿于格柵間，形成復合力學嵌鎖體系，限制集料運動，增加了瀝青罩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。

1.4抗低溫收縮開裂

嚴寒地區的瀝青道路，冬季面層溫度接近于氣溫，在這樣的溫度條件下，瀝青混凝土遇冷收縮，產生拉應力。當拉應力超過瀝青混凝土拉伸強度時，產生裂紋，在裂紋集中的地方產生裂縫，形成病害。從裂紋的成因看，如何使瀝青混凝土強度抵抗住拉應力是解決問題的關鍵。

2.玻纖格柵防止反射裂縫作用機理

根據上述玻璃纖維土工格柵的特性，城區道路瀝青路改造決定在老瀝青路面、舊水泥混凝土路面上布置玻璃纖維土工格柵加筋層，其上再鋪筑瀝青混凝土面層。這樣鋪筑的路面對防止基層裂縫反射、減少路面車轍、延長路面壽命具有顯著效果。玻璃纖維土工格柵具有高抗拉強度、低延伸率、無蠕變，與瀝青混合料的相容性好、物理化學性能穩定、耐高溫、嵌鎖與限制作用強等特點，其主要作用為均勻傳遞軸載，并將反射裂縫應力由垂直方向轉為水平方向。

使用玻璃纖維土工格柵，可增強瀝青混合料的整體抗拉強度，有效地改善路面結構應力分布，抵抗和延緩由于路面的基層裂縫引起的瀝青混凝土路面反射裂縫的發生，從而提高路面的使用壽命。

3.施工技術

3.1鋪設路面的處理

玻纖格柵的使用效果與鋪設路面的處理情況密切相關，在鋪設前必須將路面上可能影響格柵與底層結合強度的物質如油脂、油漆、封層料、水漬、污物等徹底清除干凈，使鋪設表面清潔干燥。玻纖格柵上感壓式背腹屬水溶性物質，如路面有水跡時，應待路面干燥后再進行鋪設。鋪設格柵之前需灑粘層油，粘層油如使用乳化瀝青，需在完全破乳干燥后鋪設格柵。

3.2玻纖格柵的鋪設與固定

格柵鋪設可由拖拉機或汽車改裝的專用設備進行鋪設，也可人工鋪設。玻纖格柵每卷產品的紙筒兩端各標有橙色和藍色標記，在開始鋪設之前，應選擇膠面向下，確定上述標記顏色各在某一端，以方便施工而不致將膠面鋪錯。格柵鋪設時，應保持其平整、拉緊，不得起皺，使格柵具備有效的張力，鋪完之后再用干凈的鋼輪壓路機碾壓一遍。

目前常用的玻纖格柵有帶自粘膠和不帶自粘膠兩種。帶自粘膠的可直接在已平整的基層上鋪設，不帶自粘膠的通常采用鋼釘固定法。寧通公路揚州、南京段均采用不帶自粘膠的玻纖格柵，固定所需材料為：

①50×50×0.3mm的固定鐵皮，要求平整不翹角，周邊宜倒角處理。

②2英寸鋼釘。

采用固定鋼釘法鋪設玻纖格柵時，先將一端固定鐵皮和鋼釘固定在已灑布粘層瀝青的下層結構上，鋼釘可用錘擊或射釘射入。再將格柵縱向拉緊并分段固定，每段長度為2～5m。也可按縮縫間距分段，鋼釘位置設于接縫處。要求格柵拉緊時玻纖縱橫向均處于挺直張緊狀態。

格柵搭接為縱向搭接，搭接寬度不小于20cm，橫向搭接寬度不小于15cm，縱向搭接應根據瀝青攤鋪方向將前一幅置于后一幅之上。固定時不能將鋼釘釘于玻纖上，不能用錘子直接敲擊玻纖，固定后如發現鋼釘斷裂或鐵皮松動，則需重新固定。玻纖格柵鋪設固定完畢后，須用膠輥壓路機適度碾壓穩定，使格柵與原路表面粘結牢固。

4.結束語

國內用于瀝青路面加筋的玻纖格柵種類較多，但玻纖格柵指標不明確，測試方法和標準也不統一，急需制定出適合我國國情的產品規格、性能要求、測試方法標準。 采用玻纖格柵加筋瀝青混凝土路面能大大改善其結構性能，但改善的原因尚有待于進一步研究。 [科]

【參考文獻】

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