玻纖格柵及其在城市瀝青道路改造工程中的應(yīng)用
摘要:本文分析城市舊路改造的特點(diǎn),說明了應(yīng)用玻纖格柵的必要性和優(yōu)點(diǎn),并以鹽城市區(qū)兩條道路的不同工程實(shí)踐作對比,論證玻纖格柵在舊路改造中的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會效果,同時(shí)介紹了玻纖格柵的性能、作用機(jī)理和設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:玻纖格柵;舊路改造;反射裂縫
目前,很多城市每年都有大量的舊路需要改造。城市瀝青道路往往是因其經(jīng)多年局部修補(bǔ),路面破敗不堪,影響市容市貌;路面坑洼不平,行車條件惡化,路面積水等原因而需改造。采用在老路上先鋪一種新型材料
———玻纖格柵,后再鋪瀝青面層的方法,則既可解決標(biāo)高問題,又可解決反射裂縫的問題;從經(jīng)濟(jì)上看,一層玻纖格柵與1cm厚瀝青砼價(jià)格相當(dāng),但其作用絕非1cm厚的瀝青砼所能代替,可見玻纖格柵的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會效果都很好。
鄭重承諾:我公司所產(chǎn)的玻纖土工格柵均已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),檢測合格,量大現(xiàn)貨。聯(lián)系人 劉斌 18605480055
1玻纖格柵
玻纖格柵作為一種新材料,如今已經(jīng)在道路工程中被廣泛采用。中華人民共和國交通部在1998年12月30日發(fā)布了行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019—98),并于1999年2月1日起施行。鹽城市區(qū)早在1998年建軍路(建軍路魚市 口)改造工程中就已經(jīng)開始應(yīng)用。 玻纖格柵是土工合成材料中的一種。在《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中對土工合成材料定義為:以人工合成的聚合物為原材料制成的各種類型的產(chǎn)品,可置于工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部或各結(jié)構(gòu)層之內(nèi),具有加強(qiáng)、保護(hù)結(jié)構(gòu)功能的一種新型工程材料。而玻纖格柵是以玻璃纖維為原料,經(jīng)編織機(jī)編織的平面網(wǎng)格,再用優(yōu)質(zhì)改性瀝青表面涂覆處理而成的一種土工合成材料。
1.1玻纖格柵的性能
玻纖土工格柵技術(shù)性能如下:斷裂強(qiáng)度(kN/m)30~80;伸長率(%)≤3;柵格尺寸(mm×mm)12.7×12.7~2514×2514; 彈性模量(MPa)6.7×104;耐溫性(℃ )-100~280;幅寬(m)1.5~4.0;耐腐蝕性優(yōu)異;表面處理改性瀝青;單位面積質(zhì)量(g/m)270~600;厚度(mm)<1。
可見玻纖格柵有以下的優(yōu)良性能:①強(qiáng)度高、模量大、變形小;②與瀝青砼相容性很高;③各種穩(wěn)定性好。
1.2玻纖格柵的作用機(jī)理
(1)抗疲勞開裂:玻纖格柵在瀝青面層中,能夠?qū)④囕唹哼^路面而產(chǎn)生的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力分散,在兩塊受力區(qū)域之間形成 緩沖帶,應(yīng)力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)玻纖格柵的低延伸率減小了路面的彎沉量,保證了路面不會發(fā)生過度變形。
(2)耐高溫車轍:在瀝青面層中使用玻纖格柵,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(fù)合力學(xué)嵌鎖體系,限制集料運(yùn)動,增加了瀝青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。
(3)抗低溫縮裂:在低溫條件下,瀝青混凝土遇冷收縮,產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混凝土拉伸強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)生裂紋。玻纖格柵在瀝青面層中起到了加筋作用,提高了面層橫向拉伸強(qiáng)度,使得瀝青混凝土的拉伸強(qiáng)度大大提高,可以抵抗較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生破壞。另外,即使局部區(qū)域產(chǎn)生裂紋,在裂紋發(fā)生的應(yīng)力集中,經(jīng)玻纖格柵的傳遞而消失,裂紋也不會發(fā)展成裂縫。
(4)延緩減少反射裂縫:在瀝青面層與基層間加鋪玻纖格柵,利用其高抗拉強(qiáng)度和低延伸率,分散應(yīng)力,釋放應(yīng)變,阻止基層裂縫向路面延伸,從而防止底層裂縫向路面反射。 正因其具有上述性能及作用機(jī)理,玻纖格柵在許多方面都能發(fā)揮其積極作用,如道路拓寬時(shí)防治新老結(jié)合部的裂紋,軟弱路基處理,防新建道路半剛性基層收縮裂縫的反射等,而玻纖格柵在城市瀝青道路改造中的應(yīng)用更具顯著效果。
2?舊路改造工程中玻纖格柵的設(shè)計(jì)
(1)根據(jù)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定,舊瀝青路加鋪前必須先對舊路進(jìn)行外觀評定和彎沉測定,計(jì)算彎沉代表 值,確定加鋪層瀝青厚度和瀝青砼類別。
(2)抗拉強(qiáng)度及最大負(fù)荷延伸率的確定。根據(jù)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》,
用于反射裂縫的玻纖格柵的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于50kN/m,最大負(fù)荷延伸率應(yīng)不大于3%,實(shí)際取用時(shí)應(yīng)注意玻纖格柵的縱橫向指標(biāo)均應(yīng)滿足上述規(guī)定,防治反射裂縫才是有效的。
(3)網(wǎng)孔尺寸的確定。用于防治反射裂縫的玻纖格柵網(wǎng)孔尺寸宜為其上鋪筑的瀝青面層材料最大粒徑的0.5~1.0倍,例如加鋪的瀝青砼下面層采用的是AC-20型,其最大石子粒徑為26.5mm,如取上述規(guī)定0.5~1.0的中值0.75,則0175×2615 =20,故應(yīng)選用20mm×20mm的網(wǎng)孔尺寸。實(shí)際選取時(shí)切忌為節(jié)省造價(jià)而隨意選用網(wǎng)孔尺寸較大而價(jià)格便宜的玻纖格柵,因?yàn)?當(dāng)網(wǎng)孔尺寸大于其上鋪筑的瀝青面層材料的最大粒徑時(shí),玻纖格柵將起不到應(yīng)有的嵌鎖作用。
(4)玻纖格柵在路面結(jié)構(gòu)中的放置位置。對舊路改造工程中加鋪瀝青砼面層的改造方案,玻纖格柵可有三個(gè)層位供選擇:一在舊路與下封層間;二在下封層與加鋪的瀝青面層間;三在加鋪的瀝青底面層和上面層之間。研究表明:玻纖格柵放于瀝青底面層與上面層間,可減少溫度裂縫;放于瀝青層底部可防止反射裂縫,故對于以反射裂縫危害為主的舊路加鋪,格柵應(yīng)置于加鋪的瀝青砼底面。至于是在老路上先鋪格柵后做封層,還是先噴油做封層后鋪格柵,則取決于施工的方便。從施工實(shí)踐看,先做下封層,后鋪格柵,則在鋪瀝青砼面層時(shí),攤鋪機(jī)的履帶極易將格柵帶起,造成格柵的不平整,既影響了格柵防治反射裂縫的效果,又影響了路面平整度,因此設(shè)計(jì)中應(yīng)將格柵置于下封層之下,使下封層成為玻纖格柵的保護(hù)層。
3舊路改造工程中玻纖格柵的施工
3.1鋪設(shè)玻纖格柵前應(yīng)對舊路進(jìn)行的處理 應(yīng)作的處理主要有:
①局部軟弱部進(jìn)行挖除補(bǔ)強(qiáng);②舊路路表裂縫進(jìn)行封閉;③舊路整平;④舊路路表應(yīng)打掃干凈。對充分發(fā)揮玻纖格柵作用而言,舊路的平整是很重要的,否則玻纖格柵不在一個(gè)平面上,不但極大地影響其在瀝青砼中的加筋效果,甚至起反作用。
3.2玻纖格柵的固定與張拉 玻纖格柵的加筋作用有點(diǎn)類似于預(yù)應(yīng)力砼中預(yù)應(yīng)力筋,必須先行張拉,才能達(dá)到更好效果。鋪設(shè)時(shí)先將一端固定,另一端用機(jī)械或人工拉緊,張拉伸長率宜為1%~1.5%,然后在縱橫方向每隔1m左右用固定釘固定??v橫向鋪設(shè)順序應(yīng)與瀝青砼攤鋪方向相同。
3.3玻纖格柵的搭接 橫向搭接8~10cm,并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端部之下,橫向搭接處均應(yīng)采用固定釘固定??v向搭接5~8cm,兩幅之間可用尼龍繩或用鉛絲綁扎固定,并根據(jù)瀝青攤鋪分幅的先后,將后一幅縱邊置于前一幅縱邊之下。
3.4下封層施工 玻纖格柵鋪設(shè)后,應(yīng)及時(shí)施工下封層,灑布熱瀝青0.4~0.6kg/m2,再撒石屑3~5m3/1000m2,用膠輪壓路機(jī)單向碾壓1~ 2遍,即壓路機(jī)沿鋪設(shè)方向前進(jìn)時(shí)在玻纖格柵上碾壓,后退時(shí)從旁邊未鋪的路面退回,以壓緊不起皺,如發(fā)現(xiàn)不平整起皺則應(yīng)重新鋪設(shè)。
4.工程實(shí)踐及對比
鹽城市1998年對建軍中路(建軍橋魚市口)改造工程中首次采用玻纖格柵,設(shè)計(jì)采用的格柵網(wǎng)孔尺寸為20mm×20mm,置于老路頂面,做下封層后鋪設(shè)5cmAC-20I瀝青砼和3cmAC-13I瀝青砼。經(jīng)5年使用至今,除公交站臺和交叉口入口處局部段有輕微車轍、推移擁包外,正常車道均未發(fā)現(xiàn)反射裂縫和車轍及其他病害。而1999年人民路、解放路大修工程中僅在老路上直接加鋪瀝青砼,未鋪設(shè)玻纖格柵,一兩年后原路的裂縫已經(jīng)全部反射到新的瀝青面層上。今天來看,這兩個(gè)工程的路表現(xiàn)狀差別十分明顯,說明了城市道路改造中應(yīng)用玻纖格柵這種新型材料,其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會效果十分顯著。