【玻璃纤维土工格栅在南昌市旧路改造中的应用】 玻璃纤维土工格栅
摘 要:指出了旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层后容易出现的病害,分析了玻璃纤维土工格栅的特性及作用机理,提出了玻璃纤维土工格栅的铺设方法及注意事项。 关键词:玻璃纤维土工格栅 沥青混凝土 路面铺设
中图分类号:U418 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0098-01
随着南昌市经济的迅速发展,城市道路交通量快速增长.有些主干道的运输车辆重载、超载严重,使道路长期处于超负荷运转状态,对路面结构的破坏日渐加重,旧路面面临着频繁的修复工作,依靠局部的维修保养已经不能满足城市交通发展的需求。特别是为配合南昌市花园城市建设,逐步对这些旧路进行改造.改造方案为在原路面上加铺沥青混凝土面层,以改善道路性能和提高承载力,且工期短,造价低,对交通的影响小。
1 旧水泥混凝土路面加铺沥青混土面层后容易出现的病害
1.1 反射裂缝的病害
旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层,由于接缝和旧路的裂缝的存在,经过一段时间的交通载荷(车辆轮胎压力)及热载荷(膨胀和收缩)的作用,加铺的沥青混凝土层内无法承受因底层(旧面层)移动而产生的剪切应力和拉伸应力,出现反射裂缝。
1.2 公交站台处出现搓板、车辙的病害
在公交站台处由于公交车的制动和启动的位置相对固定,对道路产生动态载荷,加压和减压不断循环,面层受到水平拉力作用,容易发生疲劳开裂和塑性变形,产生搓板及车辙现象的发生。
由于南昌市的雨水丰沛且集中,路面的积水通过这些裂缝渗透到沥青混凝土层与水泥混凝土之间,下层水泥混凝土层几乎不透水,渗透的水无法排涂,特别是在夏季,温水加剧了沥青膜的剥离,通过载荷的作用,造成路面松散破坏。
1.3 处治方法
综合分析病害产生的原因,主要由载荷作用引起,应采用降低基层裂缝处板边弯沉量和弯沉差、增加加铺沥青混凝土层弯拉强度和剪切强度的措施。针对这些情况,在查阅大量资料、进行理论分析和论证的基础上,南昌市从2001年下半年开始决定在旧水泥混凝土路面上布置玻璃纤维土工格栅层,其上再铺筑沥青混凝土面层。这样铺筑的路面对防止基层裂缝反射、减少路面搓板和车辙、延长城市道路寿命具有显著效果。
2 玻璃纤维土工格栅的特性和作用机理
2.l 特性
2.1.1 环保要求
产品是由硅制成的天然产品,抗腐蚀、耐磨损,易于回收再利用,为环保型产品。
2.1.2 抗拉强度
玻璃纤维强度/重量比要比钢大,在20℃时其弹性模量与沥青混凝土弹性模量比高达20∶1,为防止反射裂缝提供了足够的强度。
2.1.3 延长率低
玻璃纤维土工格栅的应力应变图实际上近似垂直直线,这表明该材料具有很高的抗变形能力,断裂时其延长率小于4%。
2.1.4 长期蠕变性
在长期荷载的情况下,玻璃纤维不发生蠕变性,这保证了产品的长期性能。
2.1.5 与路面混合料具有良好的相容性
玻璃纤维土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的,与沥青具有很高的相容性,确保了格栅不会与沥青混合料产生隔离,而是牢固地结合在一起。
2.1.6 耐高低温
玻璃纤维的熔点是1000℃以上,对160℃热铺沥青不受任何影响,其他材料的弹性模量均受温度影响。同时,它的耐低温性能也很好,在一1OO℃时亦不受任何影响。
2.1.7 耐腐蚀性能强
玻璃纤维土工格栅经表面特殊处理后,能防止各类物理磨蚀化学侵蚀和气候变化.使用寿命长久。
2.1.8 嵌锁与限制作用
沥青混凝土集料穿过土工格栅结构,形成了一个复合的力学嵌锁体系,限制阻碍了集料的运动,沥青混合料可以得到更好的压实、更大的承载能力,并能提高载荷传递性能,减少变形,将其变为一整体结构,具有优良的结构强度,在道路罩面中起到了骨架作用。
另外,玻璃纤维土工格栅还便于施工。
2.2 作用机理
2.2.1 抗疲劳开裂
玻璃纤维土工格栅在沥青面层的下面层中,能够将车辆对路面产生的压应力和拉应力分散,在两块受力区域之间形成缓冲带,应力逐步变化而不是突变,减少了应力突变对沥青面层的破坏.同时,它的低延长率减小了路面的弯沉量,保证了路面不会发生过度变形。
2.2.2 耐高温车辙
使用玻璃纤维土工格栅,利用其嵌锁与限制作用,增加了沥青面层中的横向约束力,加强了各部分彼此牵制,防止了沥青面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用。
2.2.3 延缓减少反射裂缝
在沥青混凝土面层下加铺玻璃纤维土工格栅夹层,抑制由于交通荷载引起的剪切或拉伸应力,释放应变,达到延缓减少裂缝的目的.一条裂缝的对应能量范围达0.6m,只有铺设宽度在1.5m以上的玻璃纤维土工格栅才能确保能量在裂缝两侧完全消散,否则会在格栅的边缘产生新的裂缝.因此,在施工中铺设格栅的面积应足够宽,必须超过裂缝的应力能的极限。
3 玻璃纤维土工格栅铺设方法及注意事项
3.l 路面条件
(1)路改造在铺设格栅之前要进行脱空处理,如:补坑、灌缝、找平等修补工作。(2)路面必须清扫干净。
3.2 喷洒黏层油
(1)为了使铺设的玻璃纤维土工格栅与原路面保持良好的黏结,且满足机械化摊链铺设格栅之前喷洒黏层油。(2)作黏层油的沥青采用快裂的洒布型乳化沥青,用量一般为0.4～0.6kg/m2。(3)洒黏层油后,待乳化沥青破乳时,开始进行格栅的铺设。
3.3 玻璃纤维土工格栅的铺设
(1)通常采用锚固法,将格栅纵定,每段长度为2m～5m。对于水泥滩缩缝间距分段,钢钉位置设于接缝间距分段,钢钉位置设于接缝处。(2)格栅搭接距离为:纵向接头以上,横向搭接距离10cm以上。(3)固定时不能将钉子钉于玻璃纤维上也不能用锤子直接敲击玻璃纤维。(4)格栅铺设固定完毕后,再用轻型胶轮压路机适度碾压稳定,严格控制车辆出入,运送沥青混合料的车辆在格栅层上禁止急转向、急刹车,以防止对玻璃纤维土格栅的损伤或破坏。
4 经济效益分析
按南昌市目前旧路改造的做法混凝土路面(6cm～8cm)造价需48～64元,一般情况下,城市道路正常使用寿命为10年,每年每平方平均数为4.8～6.4元。加铺了玻璃纤维土工格栅后造价需58～74元,寿命为15年;每年每平方米平均数为3.9～4.9元.可节约经费13.5～22.5元/平方米。除此之外,还可节约一半的道路维修费。可见,使用玻璃纤维土工格栅可达到节约城市道路投资的目的。
5 结语
南昌市旧路改造项目中采用了玻璃纤维土工格栅的有:洪城路、象山北路、福州路、站前西路、叠山路,从目前情况看,成本低、施工简单、效果比较理想;但由于使用最长时间的洪城路至今也就2年,路面的病害需要一定时间的使用才会出现,故对于玻璃纤维土工格栅在城市旧路改造中的最终效果还有待于以后长期观测验证。
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