聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅新型土工材料在路面改造中的应用

0前言
目前,我国现有水泥混凝土路面,有很大部分已超过或接近设计使用年限。

有的虽然未达到设计年限,但由于交通量的剧增,汽车轴载日益重型化及设计、施工等方面的原因,导致路面损坏,使用品质下降,影响了道路的使用功能,急需改造。

造成路面损坏的主要原因,就是路面反射裂缝的产生。

路面反射裂缝产生的原因很多。

例如:新修路面在路基处理时,采用水硬性材料(又称无机材料)来稳定各种集料和土类,受温度影响,水份散发得快,会造成路基的微小裂缝,这就造成了新修路面产生反射裂缝的隐患。

再如,路面受天气温度冷热的影响,路面会产生热胀冷缩,逐渐也会产生反射裂缝。

另外,车流量和车轴载的增加,及地壳的变动也是路面产生反射裂缝很重要的原因。

路面反射裂缝一旦形成,雨水通过自然渗透,或在高速、高压、车轮的作用下,很快通过反射裂缝进入路基层,而导致路面的损坏。

路面出现反射裂缝后应及时修复,否则会很快在达不到设计年限的时间内被损坏。

如果路面重新挖掉重修,施工时间会很长,不但影响交通,而且会投入大量的人力物力,造成极大的浪费。

路面反射裂缝是永远不会根除的,只能通过使用新型土工材料来尽量延缓路面反射裂缝的产生,从而提高路面的使用寿命。

采用玻纤格栅和聚酯玻纤土工布复合而成的一种新型的土工材料,就会进一步延缓路面反射裂缝的产生,提高路面的使用寿命。

1聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅新型土工材料加强路面、减少延缓路面反射裂缝产生的机理
路面反射裂缝是不能根除的,关键是如何延缓和减少路面反射裂缝的产生。

路面反射裂缝形成后,路面在车辆荷载的作用下,尤其是在裂缝上方偏荷载的作用下,裂缝两侧产生位移,沥青层面的应力增大,反射裂缝会愈来愈大,裂缝向下反射,破坏路面下层结构,降低路面结构强度,在雨水季节,水进入裂缝中,在交通荷载(轮胎压力)的反复挤压下,水在裂缝中产生水压,损坏路面。

路面裂缝产生的反射有两种,一种是面层产生裂缝后,裂缝向下反射,破坏下层结构,降低路面结构强度;另一种是旧面层原有裂缝(旧路改造),路基层或下层路基层产生的裂缝向上反射,新罩路面因无法承受因底层移动而产生的剪切刀,拉伸应力,导致路面层裂缝。

这些裂缝在雨水季节,水进入裂缝中,在交通载荷(轮胎压力)的反复抵压下,水在裂缝中产生水压,水不断冲击沥青混合料,导致裂缝扩大,路面损坏。

路面的反射裂缝是不能根除的,关键是如何减少或延缓裂缝的产生。

尤其是原刚性路面(水泥混凝土路面),在没有达到设计年限,已开始损坏,但还没有达到报废程度的情况下,采取补救是十分有效的。

如何补救最根本的有两点:一是加强路面,延缓阻止裂缝的进一步扩大,二是尽量清除已产生裂缝的扩大,和尽量消除正在产生中的裂缝。

玻纤格栅复合聚酯玻纤土工布,是目前解决上述两点最理想的产品。

在原来老路面的基础上新铺沥青混凝土、碾平,将玻纤格栅复合聚酯土工布平铺于沥青混凝土上(玻纤格栅在上面,聚酯玻纤土工布在下面),再用180℃高温沥青喷洒,使聚酯玻纤土工布、玻纤格栅、路面在高温沥青的作用下形成一体,在此基础上再铺沥青混凝土、碾平。

在聚酯玻纤土工布和玻纤格栅的作用下,使路面上的沥青混凝土的拉伸强度大大提高,足够抵抗住较大拉伸应力而不致路面产生破坏,即使因为局部区域产
聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅新型
土工材料在路面改造中的应用
马军马中华刘建波
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生微小裂纹,裂纹处的应力集中,会经玻纤土工格栅的传递而消失,裂纹不会形成裂缝。

玻纤格栅是用高强度、高模量的玻璃纤维通过经编机编织在一起的土工基材,具有良好的抗拉强度和抗耐蠕变性能。

其特点是强度高、模量高、伸长率低、韧性好、耐腐蚀、重量轻、寿命长等。

其主要性能参数如表1。

聚酯玻纤土工布在路面改造中所起的重要作用,就是对已产生的裂缝的修复(同时也能起到阻止微小裂缝的进一步扩大),阻止雨水在载荷作用下进入裂缝,使裂缝进一步扩大,破坏路面。

聚酯玻纤土工布的参数如表2。

聚酯玻纤土工布是高强无碱玻璃纤维和高强聚酯纤维经特殊加工而成,与玻纤格栅一样,具有较低的伸长率。

玻纤和聚酯纤维都与沥青具有良好的亲
和作用,玻纤和聚酯纤维混合
的土工材料,吸取了玻纤和聚
酯纤维各自的优点,即玻璃纤
维耐腐蚀、抗老化、刚性强的特
点,和聚酯纤维耐高温(相对于
化纤来讲),强度大,柔韧性好
的特点,使聚酯玻纤土工布具
有较大的强度,耐高温,断裂伸
长小,柔韧性好,耐腐蚀、老化
等。

用230℃的高温沥青喷洒、
浇注不变形且平整,与路面具
有良好的附贴性。

在高温沥青
的作用下聚酯玻纤土工布与路
面形成一体,弥补了裂缝,阻止
了雨水在外力作用下的渗入,
从而延缓和阻止了路面反射裂
缝的产生,起到了保护路面的作用。

本
产品是将玻纤格栅与聚酯玻纤土工布
复合在一起,在路面的改造中,使玻纤
格栅和聚酯玻纤布同时发挥各自的优
点、性能,更有效的防止、延缓路面的
反射裂缝的产生,延长道路使用寿命。

(注:路面只要有裂缝,雨水在外加载
荷的作用下,或无载荷的作用下就会
通过裂缝渗入。

防止雨水渗入路基,
就能延长道路的使用寿命。

所以,老
路面的修复,包括新建路的施工,最
根本的就是“治裂”——
—反射裂缝的
产生;和“治渗”——
—防治雨水通过裂
缝渗入路基,从而延长道路的使用寿
命)。

我国地域辽阔,地质情况复杂,加之近些年来车流量,尤其是高轴载荷车流量的增加,路面损坏严重,虽没达到设计年限,路面早已出
规格网格
尺寸
/mm
弹性
模量
/GPa
耐温性
/℃
耐腐
蚀性
幅宽
/m
卷长/m
EGA30-30
≥
25.4
67-100~280
优良 1.5~4.0
50±0.50
100±0.50
EGA50-50
≥
25.4
67-100~280
EGA80-80
≥
25.4
67-100~280
EGA100-100
≥
25.4
67-100~280
EGA120-120
≥
25.4
67-100~280≥
30
≥30
≥
50
≥50
≥
80
≥80
≥
100
≥
100
≥
120
≥
120
≤3≤3
≤3≤3
≤3≤3
≤3≤3
≤3≤3
断裂强度
/kN*mm-1
断裂伸长
率/%
经向纬向经向纬向
表1
注:特殊规格尺寸要求或特殊网格要求的玻纤格栅可根据合同或协议由生产商单独提供遥
表2
聚酯玻纤土工布部主要技术指标
性质测试方法单位典型值
抗拉强度，
纵向
AST-
MD5035
kN/m 3.0 5.0 6.07.0
断裂延伸率，纵向
AST-
MD5035
%＜5＜5＜5＜5
抗拉强度，
横向
AST-
MD5035
kN/m 3.0 5.0 6.07.0
断裂延伸率，横向
AST-
MD5035
%＜5＜5＜5＜5
熔点ASTMD276℃260260260260沥青吸收量ASTMD6140L/m20.85~1.30.85~1.30.85~1.30.85~1.3
单位重量ASTMD5261g/m290~135100~145110~150115~155
厚度DIN53855mm≤2≤2≤2≤2 . All Rights Reserved.
现“病害”。

因此,路面急待修复改善。

第一,沥青路面在直接与车轮接触的下面层受到压力,在轮载边缘以外的区域,面层受到拉力作用,在长期载荷的作用下,这种力的突变,使路面发生破坏,产生疲劳裂缝;第二,高温车辙,沥青混凝土在高温时具有流变性,在车辆荷载作用下,受力区域产生凹陷,车辆荷载消除后,沥青面层无法恢复原来状态,产生塑性变形,在车辆反复碾压下,塑性变形不断积累,形成车辙,损坏路面;第三,低温缩裂;严寒时期,沥青路面混凝土遇冷收缩,产生拉应力,在受到反复载荷的作用下,拉应力进一步增加,当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时,产生路面裂缝;第四,沥青路面基层大多采用半刚性材料(水稳定性无机盐),这种材料在含水量和温度受到变化时,由于水分的挥发,易产生干燥收缩,使路基产生裂缝,随着时间的推移和车辆载荷的作用,这种裂缝逐渐扩散到沥青混凝土面层的底部,引起应力集中,产生反射裂缝。

综上所述,无论是修建新路或是原来老路面的维修,如果不加适合的土工材料,路面的裂缝是根本无法消除的。

玻纤格栅复合聚酯玻纤土工布能很好的解决上述问题。

第一,玻纤格栅具有高抗拉强度、低延伸率、蠕变小、与沥青混合料相容性好、物理化学性质稳定、耐高温、嵌锁与限制作用强等特点。

其主要作用为均匀传递载荷,增强沥青路面的整体抗拉强度,有效改善路面结构层之间的应力传递及分布,抵抗和延缓由于路面基层裂缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的产生,从而提高路面的使用寿命;第二,聚酯玻纤布是由高强度、无碱玻璃纤维与高强度聚酯纤维按一定比例,通过特殊加工而成的特殊无纺布,除具有良好的尺寸稳定性、耐高温不变形、耐腐蚀、耐老化外,对高温沥青(230℃以上)具有良好的吸附性和相容性,并且高温不变形,与沥青路面迅速融为一个整体,修复路面的裂缝,减少路面反射裂缝的产生。

在路面中形成一种牢固的防水、防渗层面,阻止了雨水通过裂缝渗入路基,提高了路面的使用寿命。

将玻纤格栅与玻纤聚酯土工布复合在一起,充分发挥了二种产品的优势,对路面寿命的延长提供了可靠的保障,同时,也有利于路面施工方便、快捷、提高了路面的施工效率。

因玻纤格栅具有高抗拉强度,低延伸率和蠕变小,所以在产品生产时必须保证经纬线伸直不能弯曲,与聚酯玻纤布复合必须平整,并且在施工时,必须铺平,保证经纬线垂直,只有这样,才能保证沥青路面的整体抗拉强度,起到应力传递分布的作用
(如果玻纤格栅经纬纱有弯曲,在路面出现裂缝时,首先要将格栅拉直,然后格栅才能起抗拉的作用,但此时路面已经出现了裂缝)。

目前的产品,都是用玻纤格栅复合普通土工布,各个厂家生产的普通土工布全部用100%涤纶(聚酯)纤维做成,涤纶纤维在达到180℃高温时,就会产生收缩变形,所以在施工时,高温沥青超过180℃时,无纺布收缩,带动复合在一起的玻纤格栅收缩,格栅玻纤纱弯曲,不能铺平,降低了玻纤格栅使用的性能,达不到玻纤格栅抗拉增强的目的,不能很好的起到路面应力的传递和均匀分布。

而聚酯玻纤土工布绝大部分为玻纤。

玻璃纤维具有较高的硬挺度和刚性,阻止了涤纶在高温沥青喷洒下产生的热收缩变形而引起的聚酯玻纤土工布收缩变形,和玻纤格栅的收缩变形,从而保证了玻纤格栅路面增强和载荷传递性能,热收缩变形的问题的到了根本的解决。

2玻纤格栅复合普通土工布的缺点及聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅的优点
目前,我国因老路面的改造,对玻纤格栅复合土工布产品使用量很大,而且目前所有的土工布生产全部为100%涤纶(聚酯)纤维加工而成。

聚酯纤维在超过180℃的温度时就已产生变形,与玻纤格栅复合施工时,在高温沥青喷洒下,因无纺布的收缩很容易引起玻纤格栅的收缩,使玻纤格栅拉伸长度变大,不能很好的发挥抗拉的作用和应力分散传递的作用。

尽管土工布的变形很小,都会影响格栅的铺平,造成玻纤格栅经、纬线弯曲,从而不能阻止和延缓反射裂缝的产生,发挥不到应有的作用。

而聚酯玻纤土工布是用玻璃纤维和涤纶(聚酯)纤维做成,涤纶纤维占的比例很小,大多数为玻璃纤维。

涤纶纤维所起的作用是保证聚酯玻纤土工布必须具备一定的柔韧性和保证产品的强力,便于生产加工和施工。

同时玻纤具有较大的刚度,占的比例又很大,所以在260℃的热沥青喷洒时,聚酯玻纤土工布都不会发生收缩变形,具有良好的热稳定性,从而保证了玻纤格栅的稳定、平整、不因此而收缩,使玻纤格栅能更好
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地发挥其性能。

以往老路面的改造只使用玻纤格栅,玻纤格栅与土工布(普通)复合产品应用于老路面的改造,也收到了很好的效果。

一是起到了路面的加强作用,阻止裂缝的产生;二是对已形成的裂缝进行修复,起到防渗的作用。

土工布与玻纤格栅复合,如果土工布选择的比较好,土工布的防渗作用和格栅的加强作用都能得到很好的发挥,如果选择不好,反而会起反作用。

聚酯玻纤土工布与玻纤格栅复合,就彻底避免了这一点,这是以后路面改造发展的方向。

聚酯玻纤土工布、玻纤格栅复合新型土工材料。

主要用于路面的改造,维护。

在路面的改造中起到加强、防渗(渗水)、防反射裂缝,进一步延长路面使用寿命的作用。

复合后的产品,玻纤格栅主要起到路面的加强作用和分散路面因车辆载荷形成的应力集中,聚酯玻纤布主要起防渗和对已经形成的路面反射裂缝的修复作用。

聚酯纤维与玻璃纤维,是两种性质不同的纤维(一种是有机物,一种是无机物),用两种原材料加工经而制成的聚酯玻纤土工布,具备了两种产品的优异性能。

因玻璃纤维耐高温、耐腐蚀、耐老化、刚度大,所以产品作为土工材料用于路面改造时,具有产品平整,使用寿命长,便于施工,高温沥青喷洒不变形的特点。

加入聚酯纤维,使成品具有了一定的柔、韧性和顶破、撕裂、抗拉强度。

少量的聚酯纤维,即使在高温沥青喷洒时,也不会因聚酯纤维的收缩变形而引起土工布的收缩变形。

因玻纤具有一定的刚度和硬挺度,克服了聚酯纤维受热收缩变形而引起的整个聚酯土工布的变形,所以也就不会导致复合玻纤格栅的变形,使玻纤格栅和聚酯玻纤土工布的性能得到充分发挥,保证了路面的质量,延长了路面的使用寿命。

而普通的聚酯土工布(100%聚
酯),使用时在耐高温,耐腐蚀,耐老化和产品的硬挺度上就达不到聚酯玻纤土工布的性能。

因此,对路面的寿命延长,达不到聚酯玻纤土工布与玻纤格栅复合土工材料的水平。

3聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅新型土工材料在旧路改造中的使用方法
3.1将老路面松散料粒、尘土、杂物彻底清扫干净,露出旧路面“新茬”,以便于高温沥青与路面的结合。

3.2
旧路面遇有宽度超过6mm 的裂缝时,必须进
行灌缝出理。

3.3将老路面整平,路面平整度不超过5mm。

如果达不到要求,需要最大料径颗粒不超过7mm 的密实型沥青混凝土摊铺、或加铺稀浆封层作为整平层。

3.4用沥青喷洒车洒布热沥青粘层油。

洒布热沥青粘层油时,施工温度应在5℃以上,热沥青最佳温度应保持在165-180℃。

洒布热沥青粘层油时要喷洒均匀,其用量为0.8-1.2kg/m 2左右。

雨天和雨后路面潮湿时不得喷洒热沥青粘层油,需等路面干燥后方可安排沥青粘层油施工。

3.5
铺设聚酯玻纤土工布复合玻璃格栅时,不得使
沥青喷洒车与铺装车距离过远。

应保持铺设平顺,拉紧,横向搭接长度不小于15cm,纵向搭接长度不小于20cm,并根据摊铺方向,将前一幅置于后一幅之上。

现场操作人员应戴好防护手套,并佩戴防护眼罩,以避免被高温沥青烫伤或被玻纤土工材料刺伤手指。

对铺筑后的玻纤土工材料两侧喷洒外露的热沥青采用石屑洒盖,以避免通行车辆将玻纤土工材料粘起。

3.6
铺设沥青混凝土罩面时,按设计要求铺设,施
工方法与普通沥青路面面层施工方法一致。

平胶轮摊铺车辆可以在玻纤复合土工材料上上行驶。

3.7碾压。

按设计要求碾压。

图2(下转第31页
)
(a )聚酯玻纤土工布、玻纤格栅复合新型土工材料构造
(b )聚酯玻纤土工布、玻纤格栅复合新型土工材料的截面
图1聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅结构示意图
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(上接第33页)误差,这就使得电阻率的测量和参数反演变得更加复杂和困难。

4.1
电极和被测土壤之间的会产生接触电阻,尤其
是在干燥的土壤表面[5]。

产生接触电阻的主要原因是电极和土壤之间有空隙,不能够紧密良好接触。

室内土壤的电阻率测量,一般是通过在土柱两端放置铜片作电极。

为了减小接触电阻,可将铜片打几个小孔或者用较密的铜网作电极,还可以使用导电性良好的石墨涂抹在铜片电极和土壤接触的地方。

4.2在野外大尺度范围测量时,电阻率的值还受地形影响[6]。

根据地形特征,需要完成视电阻率到真电阻率的转化,才能用于相关信息的分析。

可以开发地形模型软件,把所测地区的一些地形参数输入该软件,测量结果就能直接显示出真电阻率,从而大大提高工作效率。

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[责任编辑:曹明明
]
(上接第54页)3.8图2所要描述的路面结构为:
沥青混凝土面层、聚酯玻纤土工布复合玻纤格栅夹层、水泥稳定碎石基层、二灰土底基层和土基。

[责任编辑:王爽
]
37时到达最小,然后又呈逐渐上升趋势,到达最大N=55又慢慢下降,一系列的峰处对应N=26、29、32、
36、39、43、46、49、55对应Ar 团簇的幻数。

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[责任编辑:汤静]
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