易同仁++陶双全

[摘 要]玻璃纤维土工格栅以玻璃纤维无碱无捻粗纱为主要原料，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，其理化性能稳定，强度大、模量高，耐磨、耐寒，无长期蠕变，热稳定性好。通过网状结构使集料嵌锁和限制，提高了沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，既有玻璃纤维的优异性又有与沥青混合料的相容性，极大地提高了土工格栅的耐磨性及抗剪切能力。本文就玻璃纤维土工格栅这种新型复合材料对道路抗反射裂缝的理论实践和及施工工艺，结合具体工程作了较为详尽的阐述。

[关键词]玻纤格栅 抗道路反射裂缝 工程实践

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0289-02

1 引言

道路是经济社会发展的助推器，每一条干线道路的形成都将预示着一个新的经济增长点的产生，它对于带动沿路及周边地区的经济发展起着重要的作用。如何延长道路的使用寿命，减少道路病害（如龟裂、网裂、纵横裂缝、拥包）的发生，降低道路养护费用，充分发挥其应有的作用，是从事道路建设的广大工程技术人员所急需研究的一个重要课题。2008年4月至10月，我们在国道318线梁平大河坝段道路改造中使用了新型复合材料玻璃纤维土工格栅，共计9万平方米，有效地解决了反射裂缝对路面损害这一难题，根除了由此而造成的路面病害，取得了良好的社会效益和经济效益，具有很高的推广应用价值。

2 玻璃纤维土工格栅作用机理

道路的反射裂缝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。由于土工格栅的模量很大，达到67Gpa，作为刚度大的硬夹层应用在沥青层下中，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。

道路专用玻璃纤维土工格栅是一种增强道路路面的新型优良基材，该产品采用纤维长丝双面涂覆而成，具有很高的纵横向抗拉强度，低延伸率，耐高温性。经表面处理之后，抗碱性较高，可应用于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工。同传统结构的路面相比能降低工程造价和工程的维护费用，延长道路的使用寿命。有效地防止了道路反射裂缝、龟裂、网裂等质量通病。在国外尤其是欧美、日本的应用已有几十年的历史。这种新型复合材料不仅质优价低，而且最突出的优点是降低了道路养护费用。

2.1玻璃纤维土工格栅特性

2.1.1高抗拉性。沥青混凝土路面，除了会出现反射裂缝，

同时还会因为荷载的长期作用而出现疲劳开裂。我们对半刚性路面上的沥青加铺层受荷情况做受力分析：在直接与车轮接触的沥青面层受到压力，在轮载边缘以外的区域，面层受到拉力作用，由于两处受力区域所受力性质不同，而又彼此紧靠，因此在两块受力区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下，发生疲劳开裂。玻璃纤维土工格栅的强度/ 重量比要比钢材大，在20 ℃时其弹性模量与沥青混凝土的弹性模量比高达20∶1 ，这说明该复合材料为防止反射裂缝的发生提供了足够的强度保证。

2.1.2低延伸性。经过我们的实验证明：玻璃纤维土工格栅的应力/ 应变图形实际上接近一条垂直线，这说明该材料具有很高的抗变形能力，而且在发生断裂时其延伸率小于3%。

2.1.3无蠕变性。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，玻璃纤维土工格栅不发生蠕变，从而可以确保该材料的长期使用。

2.1.4强相溶性。玻璃纤维土工格栅是经表面有机涂层处理以后与混合料有机物具有很好的相溶性。特别是沥青材料，并彻底改善了玻璃纤维土工格栅不耐磨、不耐折的缺点。可以发挥其优良的技术性能。

2.1.5 热稳定性。玻璃纤维土工格栅的熔点在1000℃以上，对165℃热铺沥青混凝上不受任何影响。其它材料的弹性模量均会受到温度的影响，如碳纤维、开夫拉纤维、钢筋、涤纶纤维等在断裂强力之前由于受温度的影响，发生伸长，影响反射裂缝的控制。所以只有玻璃纤维土工格栅能达到之最佳效果。

2.1.6抗腐蚀性。玻璃纤维土工格栅其表面经特殊处理之后，能防止各类物理磨蚀、化学侵蚀。同时也能抵抗生物侵蚀和气候变化，其抗碱性在5 %的NaOH 溶液中浸泡28 天之后，其强度大于原来的50 %。

2.1.7 强嵌锁性。沥青混凝土混合料穿过玻璃纤维土工格栅结构，形成了一复合嵌锁结构。这种限制区域能够阻碍混合料的活动，沥青混合料可以得到更好的压实，获取更大的承载力，并且能够提高传荷能力，减少变形，增强沥青混凝土路面。将其变为一整体结构，犹如混凝土中加入钢筋一样，具有优良的结构强度，在道路罩面中起到骨架作用。使用玻璃纤维土工格栅可以有效地改善路面结构的应力分布，抵抗和延缓由于路面的基层裂缝所造成的路面病害的发生，从而提高路面的使用寿命。

3 玻璃纤维土工格栅在工程中的应用

为了探究复合材料在道路施工中的应用，我们在国道318线

梁平大河坝段道路改造中，选用了山东大庚工贸有限公司生产的EGA120-120自粘式型道路专用玻璃纤维土工格栅。主要用在水泥稳定层与沥青层之间，一是旧路是砼路面容易开裂，用之抵抗反射裂缝，二是车流大且重车多作为实验段较为典型，三是旧路标高受城市门市制约无法提高，旧路破损严重外理难度大。

3.1施工程序

3.1.1做好稳定层。选在高温天气， 铺设土工布前， 对旧水泥混凝土路面进行破碎，铺筑20cm6 %水泥稳定层，养护7天。

3.1.2 洒布透层油。沥青材料选用普通热沥青作透层油，沥青洒布量根据试验确定， 控制在0.9～ 1.1 kg/㎡，沥青洒布用洒布车进行， 洒布量要提前检测符合要求。

3.1.3洒布粘层油。 洒布宽度控制在超过土工布宽度20cm ， 洒布速度根据实际土工布铺设速度与碾压速度而定； 对于局部洒布过量的沥青， 及时给予清除。

3.1.4 铺设土工布。土工布铺设选在沥青冷却失去粘结性之前进行； 土工布铺设要求平整、无折叠与皱褶； 铺完后用铁皮和铆钉固定， 使之结合紧密，土工布搭接长度为15cm； 土工布破坏和粘贴不好的地方， 要除去重铺， 土工布褶皱的地方， 要人工展平或刷涂沥青， 把折起的地方重贴。

3.1.5摊铺沥青料。 在土工布铺设后， 宜立即摊铺热沥青混合料， 其温度控制在160℃以内； 由于道路没有封闭交通， 为了便于其它车辆行驶， 采取分两幅摊铺。

4 工程应用效果评价

4.1使用寿命评价。2008年上半年实施的大河坝路段9千米加铺了玻璃纤维土工格栅，至今已过去7年，除因人为挖管沟处有破损外，其它地方没有出现裂纹等病害，同年下半年在同一条路的聚奎段实施的同技术标准的路面改造，没有加铺玻璃纤维土工格栅，目前因反射裂缝破坏路面已大修两次。说明加铺了玻璃纤维土工格栅对抵抗反射裂缝的作用是可靠的。

4.2经济效益评价。加铺玻璃纤维土工格栅购买价为5.5元/㎡，铺装人价1元/㎡，综合单价多6.5元/㎡。没有加铺玻璃纤维土工格栅的路段同使用年限大修费用增加30元/㎡。因此，从费效比平看，加铺玻璃纤维土工格栅不但技术上可行、寿命上可靠、造价上节省，而且社会效益好。

结论：玻璃纤维土工格栅对抵抗道路反射裂缝具有技术简单、造价节省、施工方便、延长使用寿命的特点，具有广泛的应用前景，特别是对旧水泥路的改造，可有效阻止及延缓反射裂缝的产生，快速地吸收和扩散由重力所引起的应力、降低工程造价，延长用寿命，降低维护费用。交通部颁发的《公路合成材料应用技术规程》中指出，应对路面防裂首推玻纤土工格栅，可减少或延缓裂纹反射的数量，减少沥青路面的车辙，可提高半刚性基层的耐疲劳寿命。