玻纖格柵及其在城市瀝青道路改造工程中的應用
摘要:本文分析城市舊路改造的特點,說明了應用玻纖格柵的必要性和優(yōu)點,并以鹽城市區(qū)兩條道路的不同工程實踐作對比,論證玻纖格柵在舊路改造中的技術、經(jīng)濟以及社會效果,同時介紹了玻纖格柵的性能、作用機理和設計施工要點。
關鍵詞: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,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,則既可解決標高問題,又可解決反射裂縫的問題;從經(jīng)濟上看,一層玻纖格柵與1cm厚瀝青砼價格相當,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、經(jīng)濟及社會效果都很好。
鄭重承諾:我公司所產(chǎn)的玻纖土工格柵均已達到國家標準,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 準《公路土工合成材料應用技術規(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用技術規(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,可置于工程結構內部或各結構層之內,具有加強、保護結構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)編織機編織的平面網(wǎng)格,再用優(yōu)質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
玻纖土工格柵技術性能如下:斷裂強度(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玻纖格柵的作用機理
(1)抗疲勞開裂:玻纖格柵在瀝青面層中,能夠將車輪壓過路面而產(chǎn)生的壓應力和拉應力分散,在兩塊受力區(qū)域之間形成 緩沖帶,應力逐步變化而不是突變,減少了應力突變對瀝青面層的破壞。同時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,形成復合力學嵌鎖體系,限制集料運動,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)生拉應力,當拉應力超過瀝青混凝土拉伸強度時,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度,使得瀝青混凝土的拉伸強度大大提高,可以抵抗較大的拉應力而不致發(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,利用其高抗拉強度和低延伸率,分散應力,釋放應變,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,如道路拓寬時防治新老結合部的裂紋,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用更具顯著效果。
2?舊路改造工程中玻纖格柵的設計
(1)根據(jù)《土工合成材料應用技術規(guī)范》的規(guī)定,舊瀝青路加鋪前必須先對舊路進行外觀評定和彎沉測定,計算彎沉代表 值,確定加鋪層瀝青厚度和瀝青砼類別。
(2)抗拉強度及最大負荷延伸率的確定。根據(jù)《公路土工合成材料應用技術規(guī)范》,
用于反射裂縫的玻纖格柵的抗拉強度應不小于50kN/m,最大負荷延伸率應不大于3%,實際取用時應注意玻纖格柵的縱橫向指標均應滿足上述規(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,故應選用20mm×20mm的網(wǎng)孔尺寸。實際選取時切忌為節(jié)省造價而隨意選用網(wǎng)孔尺寸較大而價格便宜的玻纖格柵,因為 當網(wǎng)孔尺寸大于其上鋪筑的瀝青面層材料的最大粒徑時,玻纖格柵將起不到應有的嵌鎖作用。
(4)玻纖格柵在路面結構中的放置位置。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。從施工實踐看,先做下封層,后鋪格柵,則在鋪瀝青砼面層時,攤鋪機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,因此設計中應將格柵置于下封層之下,使下封層成為玻纖格柵的保護層。
3舊路改造工程中玻纖格柵的施工
3.1鋪設玻纖格柵前應對舊路進行的處理 應作的處理主要有:
①局部軟弱部進行挖除補強;②舊路路表裂縫進行封閉;③舊路整平;④舊路路表應打掃干凈。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類似于預應力砼中預應力筋,必須先行張拉,才能達到更好效果。鋪設時先將一端固定,另一端用機械或人工拉緊,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。縱橫向鋪設順序應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 玻纖格柵鋪設后,應及時施工下封層,灑布熱瀝青0.4~0.6kg/m2,再撒石屑3~5m3/1000m2,用膠輪壓路機單向碾壓1~ 2遍,即壓路機沿鋪設方向前進時在玻纖格柵上碾壓,后退時從旁邊未鋪的路面退回,以壓緊不起皺,如發(fā)現(xiàn)不平整起皺則應重新鋪設。
4.工程實踐及對比
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,設計采用的格柵網(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用玻纖格柵這種新型材料,其技術、經(jīng)濟以及社會效果十分顯著。