土工格柵 本項(xiàng)目將結(jié)合實(shí)體工程，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、施工工藝、檢測(cè)方法等方面的問題。為路面改建工程中合理應(yīng)用土工格柵提供科學(xué)依據(jù)。1）土工格柵材料選擇土工合成材料的質(zhì)量性能差異較大，具有不同的力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)工程使用的情況不同，應(yīng)該選擇不同的土工合成材料。在工程設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)根據(jù)原路面的具體情況和工程特點(diǎn)要求，選擇符合力學(xué)性能的格柵材料。2）土工格柵改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析分析土工格柵位于基層下、基層上、面層下等位置時(shí)，在汽車荷載作用下，路面的彎沉、各層層底彎拉應(yīng)力的變化情況，路面裂縫處理情況和舊路加寬部位的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，確定土工格柵的合理層位及所起作用。3）施工工藝研究在工程實(shí)施過程中，如何施工才能使土工格柵在改建路面結(jié)構(gòu)中取得良好的加筋效果，可通過試驗(yàn)路的鋪筑，總結(jié)施工工藝，尋求可行的檢測(cè)手段提出檢測(cè)方法。4．研究方法采用理論分析與室內(nèi)室內(nèi)外相結(jié)合的方法。技術(shù)路線如下：1）收集國內(nèi)外關(guān)于土工格柵在瀝青路面研究中的成果及經(jīng)驗(yàn)。2）土工格柵的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，為理論計(jì)算提供科學(xué)的依據(jù)。3）制作加格柵與未加格柵的半剛性水泥穩(wěn)定碎石材料試件，通過室內(nèi)梁的拉彎拉試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)對(duì)比分析格柵對(duì)提高基層的抗彎拉強(qiáng)度及疲勞特性所起的作用。4）理論計(jì)算及分析。5）通過改建前后的常規(guī)彎沉測(cè)試方法及運(yùn)營過程中的落錘式彎沉儀（FWD）現(xiàn)場(chǎng)彎沉測(cè)試，評(píng)定格柵對(duì)路面承載能力起到的作用。6）結(jié)論與建議。5．研究結(jié)論1）結(jié)合河南省洛界公路襄城茨溝至舞陽界段二級(jí)瀝青公路路面改建工程，提出在交通量較大，超重車具有單方向性的路幅舊路面上，即補(bǔ)強(qiáng)基層底面加鋪土工格柵的設(shè)計(jì)方案，提高改建路面的抗反射裂縫能力。2）對(duì)土工格柵材料性能進(jìn)行研究，提出適用的土工格柵類型、性能指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)。正六邊形的土工格柵受力均勻、穩(wěn)定。建議選用對(duì)稱性好的材料，能使受拉時(shí)應(yīng)力傳遞均勻，風(fēng)格變形性好；土工格柵可以瘃減緩反射裂縫的發(fā)生；引用復(fù)合材料力學(xué)得出泊松比，可以為理論計(jì)算提供依據(jù)。3）對(duì)土工格柵加筋半剛性基層材料進(jìn)行彎拉、疲勞試驗(yàn)，結(jié)果表明，在半剛性基層下加鋪土工格柵，可延緩半剛性基層的裂縫，增加疲勞壽命。4）應(yīng)用彈性層狀體系理論和有限元法，對(duì)土工格柵鋪設(shè)在改建路面不同層位、原有路面裂縫處理和舊路加寬部位時(shí)的路面結(jié)論進(jìn)行了理論分析并得出了類似的結(jié)論。在新建或改建路面基層底面加鋪土工格柵會(huì)：改變基層地面的層底拉應(yīng)力和路表彎沉；對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善為理想；可以減薄半剛性基層厚度，減小的厚度與土工格柵模量成正比等。5）聯(lián)合應(yīng)用貝克曼梁和落錘式彎沉儀對(duì)試驗(yàn)路段路面進(jìn)行承載性能測(cè)試，表明加鋪土工格柵對(duì)路面整體強(qiáng)度和剛度均有提高作用，落錘式彎沉儀精度較高，可作為評(píng)價(jià)路面剛度的有交往檢測(cè)手段。6）提出了土工格柵改建路面工程應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。以上結(jié)論中的第2）、3）和4）條的技術(shù)內(nèi)容在國內(nèi)外文獻(xiàn)中未見報(bào)道，該成果的部分技術(shù)在國際上具有一定的創(chuàng)造性，因此該成果在國內(nèi)外具有一定的先進(jìn)性。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通量不斷增加，國省干線公路交通趨于飽和，特別是近年來超限、超載、超重車輛的增多，致使路面嚴(yán)重超負(fù)荷，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，過早的出現(xiàn)路面病害，嚴(yán)重制約了公路的運(yùn)輸條件及道路的通行能力，未能充分發(fā)揮國省干道的作用。

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玻纖土工格柵是選用優(yōu)質(zhì)增強(qiáng)型無堿玻纖紗，利用國外先進(jìn)經(jīng)編機(jī)織成基材，采用經(jīng)編定向結(jié)構(gòu)，充分利用織物中紗線強(qiáng)力，改善其力學(xué)性能，使其具有良好的抗拉強(qiáng)度，抗撕裂強(qiáng)度和耐蠕變性能，并經(jīng)過優(yōu)質(zhì)改性瀝青涂覆處理而成的平面網(wǎng)絡(luò)狀材料。其因循相似相容原理，突出其與瀝青混合料的復(fù)合性能，并充分保護(hù)玻纖基材，極大提高了基材的耐磨性及抗剪切能力，從而得以用于路面增強(qiáng)，抵抗裂縫車轍等公路病害產(chǎn)生，結(jié)束了瀝青路面難以增強(qiáng)的問題。 玻纖土工格柵的特性 玻纖土工格柵是以無堿玻璃纖維網(wǎng)布為基材，經(jīng)表面涂覆處理而成的半剛性制品。玻纖土工格柵的優(yōu)異性能特點(diǎn)如下： 1.高抗拉強(qiáng)度、低延伸率：玻纖土工格柵是以玻璃纖維為原料。超越了其它纖維和金屬。同時(shí)它模量很高，而玻璃纖維的強(qiáng)度較高。具有很高的抗變形能力，斷裂延伸率小于3％。 2.無長期蠕變：玻纖土工格柵作為增強(qiáng)材料。這保證產(chǎn)品能夠臨時(shí)堅(jiān)持性能。 具備在臨時(shí)荷載的情況下抵抗變形的能力即抗蠕變性是極為重要的玻璃纖維不會(huì)發(fā)生蠕變。確保了玻纖土工格柵能夠長期保持性能。 3.熱穩(wěn)定性：玻璃纖維的熔化溫度在1000℃以上，而在28℃下不會(huì)發(fā)生任何改變，保證了玻纖土工格柵在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中承受過量熱的穩(wěn)定性。 4.與瀝青混合的相容性：玻纖土工格柵在后處理工藝中涂覆的資料是針對(duì)瀝青混合料設(shè)計(jì)的每根纖維都被充分涂覆。從而確保了玻纖格柵在瀝青層中不會(huì)與瀝青混合料產(chǎn)生隔離，與瀝青具有很高的相容性。而是牢固的結(jié)合在一起。 5.物理化學(xué)穩(wěn)定性：經(jīng)過特殊后處理劑進(jìn)行涂覆處理。保證其性能不受影響。 玻纖土工格柵能夠抵抗各類物理磨損、化學(xué)侵蝕、生物侵蝕和氣候變化。 6.集料嵌鎖和：由于玻纖土工格柵是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這樣就形成了機(jī)械嵌鎖。這種阻礙了集料的運(yùn)動(dòng)，瀝青混凝土中的集料可以貫穿其中。使瀝青混合料在受荷載的情況下能夠達(dá)到更好的壓實(shí)狀態(tài)，更高的承重能力，更好的荷載傳送性能及較小的變形。 玻纖土工格柵在公路工程中的應(yīng)用 （1）玻纖土工格柵在路基加固及軟基處理中應(yīng)用 城市道路的新建及大修，主要考慮路基的穩(wěn)定和沉降兩大問題。一般無加筋路堤，在較厚的軟土層上為圓弧滑動(dòng)或沖切式沉降導(dǎo)致破壞；在薄層軟土層上，則為側(cè)向擠出破壞。道路通過軟土地基時(shí)，一般簡(jiǎn)單的處理方法是換土或在軟土地基上鋪一層礫石或碎石后壓實(shí)。換土法費(fèi)工費(fèi)料，不經(jīng)濟(jì)。鋪碎礫石在壓實(shí)后，有限的粒料被擠入軟基土中，土料相混，降低了材料強(qiáng)度，路面在行車作用下仍易出現(xiàn)沉陷。隨著土工合成材料研究的不斷深入，大家發(fā)現(xiàn)采用玻纖土工格柵不僅能夠解決軟土地基穩(wěn)定性的問題，還可以有效的減少路基填土后引起的不均勻沉降。把玻纖土工格柵直接鋪設(shè)在軟基上，再鋪以粒料基層，這樣不但能保證粒料與地基土不相混和而且格柵與粒料間的咬合作用得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，基層具有抗拉強(qiáng)度，從而提高了軟土地基的承載能力。 使用玻纖土工格柵的經(jīng)濟(jì)效益在于：降低了對(duì)填筑材料的要求，當(dāng)符合設(shè)計(jì)要求的填筑材料較遠(yuǎn)，則就近的砂性填筑材料加鋪土工格柵后就能滿足設(shè)計(jì)要求；減少填筑工程量；降低土方填筑碾壓成本。 （2）玻纖土工格柵在防止反射裂縫方面的應(yīng)用 在舊的水泥混凝土路面和舊的瀝青混凝土路面上加鋪瀝青面層，是一種常用的路面修復(fù)技術(shù)。它具有工期短、造價(jià)低、對(duì)交通影響小、修復(fù)路面服務(wù)性能好等優(yōu)點(diǎn)。但其主要問題是在瀝青加鋪層中容易出現(xiàn)反射裂縫，即瀝青面層在使用中由于溫度收縮、行車荷載及路基局部沉降形成的橫向裂縫和縱向裂縫，且裂縫寬度隨時(shí)間增長會(huì)逐漸增大，影響路面使用效果。按常規(guī)的處理方法，需切割面層，基層，再重新攤鋪面層，施工工序復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益較差。設(shè)置玻纖土工格柵是延緩反射裂縫的主要措施之一，在瀝青面層中加鋪玻纖土工格柵防裂層后，能有效降低瀝青面層內(nèi)裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值，改變?yōu)r青層表面的應(yīng)力分布，提高抗疲勞性，進(jìn)而是裂縫不會(huì)很快擴(kuò)展。有關(guān)試驗(yàn)表明鋪設(shè)玻纖土工格柵防裂層后，面層抗疲勞荷載的能力比未鋪設(shè)玻纖土工格柵防裂層的抗疲勞荷載能力提高10倍以上。 同時(shí)鋪設(shè)玻纖土工格柵防裂層能減少路基的溫度收縮和水分收縮，延緩反射裂縫擴(kuò)展時(shí)間。采用玻纖土工格柵處理，不需要破壞路面結(jié)構(gòu)，施工迅速，使用效果和經(jīng)濟(jì)效益明顯。 玻纖土工格柵作用機(jī)理 玻纖土工格柵應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)層中，主要有抗疲勞開裂、路基加固和防止反射裂縫等方面的作用，其作用機(jī)理如下所述： （1）抗疲勞開裂的作用機(jī)理 瀝青路面必須具有一定的承載能力，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力，在輪載邊緣以外區(qū)域，受到拉力作用，由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同，而又彼此靠近，因此在兩塊受力區(qū)域的交界處發(fā)生破壞，在長期荷載的做用下，發(fā)生疲勞開裂。 玻纖土工格柵在瀝青面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯?yīng)力與拉應(yīng)力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶，減少了應(yīng)力突變對(duì)瀝青面層的破壞。同時(shí)玻纖土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量，保證了路面不會(huì)過度變形。 （2）路基加固和防止反射裂縫作用機(jī)理 玻纖土工格柵通過兩個(gè)重要機(jī)理作用于路基加固和防止反射裂縫：直接抗拉應(yīng)力及固限土的側(cè)向位移。對(duì)于加入玻纖土工格柵的瀝青混凝土，玻纖土工格柵的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)使玻纖土工格柵對(duì)網(wǎng)孔內(nèi)的瀝青混合料起了一個(gè)筋篐作用。因此，當(dāng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層底部的基礎(chǔ)在荷載的作用下，出現(xiàn)裂縫并延伸到玻纖土工土工格柵處時(shí)，土工格柵的存在改變了裂縫的受力情況，使裂縫處的張開變形受到，從而起到加固路基抑制裂縫向上發(fā)展的作用。 玻纖土工格柵網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由于與瀝青混合料相互填充而得到加強(qiáng)，玻纖土工格柵本身較高的抗拉強(qiáng)度則是抑制張開變形的主要因素。加入玻纖土工格柵的瀝青混凝土可以有效的改善路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，抵抗和延緩由于路基裂縫所造成的路面病害的發(fā)生，使瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層在較長時(shí)期不發(fā)生因張力變形引起的受荷破壞，與未加玻纖土工格柵的瀝青混凝土機(jī)構(gòu)層相比，使用玻纖土工格柵可以大大提高路面的使用壽命。 在城市道路中使用玻纖土工格柵，綜合造價(jià)低、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用低，社會(huì)效益明顯，施工工藝容易掌握，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。如果我們能夠在新建和養(yǎng)護(hù)工程中大面積使用，就可以大大節(jié)省資金，提高公路施工質(zhì)量，做到基礎(chǔ)建設(shè)的資金合理利用，發(fā)揮其效益。 玻纖格柵針對(duì)反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象。根據(jù)國內(nèi)外道路工程的實(shí)踐，在瀝青面層和中集瀝青混合料層或粗集瀝青混合料層之間鋪設(shè)一層土工織物，可用以或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生，從而延長道路的使用壽命，降低維修成本。但是，由于瀝青路面澆注時(shí)的溫度高達(dá)160℃-180℃，致使土工織物褶皺、變形、軟化，使其性能大大降低，不但難以或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生，而且使得瀝青路面更加凹凸不平，而玻纖土工格柵所特有的性能，完全滿足瀝青路面的要求，目前許多工程已使用玻纖土工格柵。 玻纖應(yīng)用于瀝青道路時(shí)，可在以下幾方面發(fā)揮作用。 （1）抗疲勞開裂 瀝青路面必須具有一定的承載能力，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力，在輪載邊緣以外的區(qū)域，面層受到拉力作用，由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同，而又彼此緊靠，因此在兩塊受力區(qū)域的交界處即力的突變處發(fā)生破壞，在長期荷載的作用下，發(fā)生疲勞開裂。 玻纖土工格柵在瀝青面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯?yīng)力與拉應(yīng)力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶，減少了應(yīng)力突變對(duì)瀝青面層的破壞。同時(shí)玻璃纖維土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量，保證了路面不會(huì)發(fā)生過度變形。 （2） 耐高溫車轍 瀝青混凝土在高溫時(shí)具有流變性，在車輛荷載作用下，受力區(qū)域產(chǎn)生凹陷，車輛荷載撤除后，瀝青面層無法完全恢復(fù)原狀態(tài)，即產(chǎn)生了塑性變形，在車輛反復(fù)碾壓的作用下，塑性變形不斷積累，形成車轍。通過瀝青面層結(jié)構(gòu)分析可知，高溫下的瀝青混凝土在受到荷載的碾壓作用，形成了微量的波形流變，面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土流變的骨架材料，造成瀝青面層流變的累積疊加，這是形成車轍的根本所在。 在瀝青面層中使用玻纖土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用，瀝青砼中集料貫穿于格柵間，形成復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系，集料運(yùn)動(dòng)，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 嚴(yán)寒時(shí)期，瀝青混凝土面層的溫度近于氣溫，瀝青砼遇冷收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，在受到荷載反復(fù)作用下，拉應(yīng)力進(jìn)一步增加，當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青砼拉伸強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生裂紋，在裂紋兩端處，拉應(yīng)力更加集中，裂紋逐步形成裂縫，造成病害。 玻纖土工格柵置于瀝青中，使得瀝青砼的拉伸強(qiáng)度大大提高，足夠抵抗住較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生路面破壞，即使因?yàn)榫植繀^(qū)域產(chǎn)生微小裂紋，裂紋處的應(yīng)力集中，經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而消失，裂紋不會(huì)發(fā)展成裂縫。 （4） 延緩反射裂縫 裂縫產(chǎn)生的反射有兩種，一種是面層產(chǎn)生裂縫后，裂縫向下反射，破壞下層結(jié)構(gòu)，降低路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在雨水時(shí)節(jié)，水進(jìn)入裂縫中，在交通荷載（輪胎壓力）的反復(fù)抵壓，水在裂縫中產(chǎn)生水壓，水不斷的沖擊瀝青混合料，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大。另一種是舊面層原有裂縫，路基層或下層路基層產(chǎn)生的裂縫向上反射，新罩路面無法承受因底層移動(dòng)而產(chǎn)生的剪切力和抗伸應(yīng)力，導(dǎo)致路面面層裂縫。在瀝青罩面層中加鋪玻纖土工格柵夾層，抑制應(yīng)力，釋放應(yīng)變，增強(qiáng)瀝青混凝土整體強(qiáng)度，達(dá)到防止裂縫向上或向下反射的目的。 玻纖格柵、玻纖土工格柵、自粘式玻纖土工格柵、玻璃纖維土工格柵、土工格柵生產(chǎn)廠家