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武汉沥青路面铺设玻璃纤维格栅的作用

1. 玻璃纤维土工格栅是以无捻玻璃纤维粗纱为原料，采用一定的织造工艺制成的网状结构，为保护玻璃纤维，提高整体使用性能，使其经过特殊工艺处理后而形成的新型土工合成材料产品。目前已经在沥青路面、软基处理、台背填土、边坡防护等方面，尤其是在沥青道路建设方面已经得到较为广泛的应用。
2. 玻纤土工格栅的特性
（1）抗拉强度、低延伸率玻纤土工格栅是以玻纤为原料，而玻璃纤维的强度极高，超过了其它纤维与金属。同时它的拉伸模量很高，具有很高的抗变形能力，断裂延伸率小于4%。
（2）无长期蠕变
作为增强材料，具备在长期荷载的作用下低抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的，玻璃纤维不会发生蠕变，这就使其能够长期保持良好性能。
（3）热稳定性
玻璃纤维在1000℃才开始熔化,确保了玻纤土工格栅在沥青混合料摊铺作业中承受高温的稳定性。
（4）与沥青混合料的相容性
玻纤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，每根纤维都被充分涂覆，与沥青具有很高的相容性，从而确保了玻纤土工格栅在沥青混合料层面中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固地结合在一起。
（5）物理化学稳定性
经过特殊后处理剂进行涂覆处理后，玻纤土工格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀，还能抵御生物侵蚀和气候变化，保证其性能不受损失。
（6）集料嵌锁和限制
由于玻纤土工格栅是网状结构，沥青混凝土中的集料可以贯穿其中，这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动，使沥青混合料在受荷载的情况下能够保持更好的密实状态，更高的承重能力，更好的荷载传递性能以及较小的变形。
3. 玻纤土工格栅的应用及作用机理
玻纤土工格栅具有以上所述特点，当它应用于沥青路面施工时，可以在以下几个方面发挥重要作用。
（1）抗疲劳开裂
沥青混凝土路面具有一定的承载能力，且在规定的使用期限内不会发生疲劳破坏。根据柔性路面设计规范的规定，要求控制路表最大弯沉、层底面最大弯沉和层底面最大弯拉应力小于相应的容许量，以保证路面不致产生过度的变形和开裂。我们对沥青路面受荷载的情况做受力分析，在直接与车辆荷载接触下，面层受到压力，在轮载边缘以外的区域，面层受到拉力作用，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，即力的突变容易发生破坏，在长期荷载的作用下，发生疲劳开裂。玻纤土工格栅在沥青面层的下面层中，能够将上述的压应力与拉应力分散，在两块受力区域之间形成一个缓冲区，在缓冲区里应力是逐步变化而不是突变，减少了应力突变对沥青面层的破坏，同时玻纤土工格栅的低延身率减小了路面的弯沉量，保证了路面不会发生过度变形而开裂。
（2）抗高温车辙
沥青混凝土在高温时具有流变性，具体表现在：夏季沥青路面面层受高温作用而发软发粘。在车辆荷载作用下，受力区域凹陷，车辆荷载撤除后，沥青面层无法完全恢复受荷载之前的状态，即产生了塑性变形。在车辆反复碾压的作用下，塑性变形不断积累，就形成了车辙。我们对沥青面层结构进行分析后，可以知道由于高温作用下沥青混凝土具有流变性，而在受到荷载时，仅靠沥青混凝土路面的路面结构无法约束沥青混凝土集料的塑性变形，造成沥青混合料的推移，这就是形成车辙的主要原因。在沥青面层中的上面层与中面层之间使用玻纤土工格栅，其可以在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅之间，形成复合力学嵌锁体系，限制集料运动，增加了沥青混合料的横向约束力，沥青面层中各部分彼此牵制，防止了沥青面层的塑性变形，从而起到抵抗高温车辙的作用。
（3）低温缩裂
处于我国北方地区的沥青道路，冬季面层温度接近于大气温度，在这样的气候条件下，沥青混凝土遇冷收缩，产生拉应力。当拉应力超过沥青混凝土抗拉伸强度时，就产生裂纹，在裂纹集中的地方产生裂缝，形成病害。从裂纹的成因看，如何使沥青混凝土强度抵抗住拉应力是解决问题的关键。玻纤土工格栅在沥青面层中的中间层使用，提高了面层的横向拉伸强度，使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高，可以抵抗住较大的拉应力而不致使沥青混凝土发生破坏。另外，即使因为局部区域产生裂纹，在裂纹发生处的应力集中，经玻纤土工格栅的相互传递而消失，裂纹不会发展而形成裂缝。
（4）延缓反射裂缝
许多旧沥青路面铺覆了沥青混凝土加铺层后，被认为结构牢固的沥青混凝土加铺层过早地出现了与旧沥青路面面层相似的裂缝。现今我国许多地方修建的高速公路一般都采用半刚性基层（水泥稳定级配碎石较多），沥青混凝土路面面层因半刚性基层而产生反射裂缝的现象也已相当普遍。反射裂缝破坏沥青路面表面的连续性，降低路面结构强度，使得水进入底层，造成道路水损病害。而裂缝产生的原因是路面面层无法承受因底层位移而产生的剪切应力和拉伸应力。这种位移是由于车辆荷载或温度荷载（膨胀和收缩）的作用而引起的。在沥青混凝土加铺层的下面或半刚性基层上面加铺玻纤土工格栅，能够抑制应力，释放应变，作为沥青混凝土面层中的拉伸增强材料，可以达到减少反射裂缝产生的目的。
4. 适用范围
近年来许多公路工程设计都采用了玻纤土工格栅，实践证明，玻纤土工格栅不但在防止沥青路面开裂，减少或延缓反射裂纹的数量或出现时间，减少沥青路面的车辙和拥包，还可适当提高半刚性基层的疲劳寿命。其适用范围主要表现在以下几个方面：
（1）旧沥青混凝土路面严重开裂，加筋增强加铺沥青面层，防止反射裂缝病害。
（2）旧水泥混凝土路面改建复合式路面，抑制板块伸缩缝等引起反射裂缝。
（3）道路拓改工程，防止新旧结合部产生不均匀沉降而形成裂缝。
（4）软土地基加筋处理，利于软土固结，有效抑制沉降，均匀应力分布，增强路基整体强度。
（5）新建道路半刚性基层产生收缩裂缝，采用加筋增强措施防止基层裂缝反射而引起沥青路面裂缝。
（6）在沥青混合料中掺加钢纤维或玻璃纤维，可以提高沥青路面的强度，同时大大增强沥青路面的高温稳定性和低温稳定性，防止疲劳开裂。

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