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玻纖土工格柵近年來發展迅速,并廣泛應用于瀝青路面,尤其是用在瀝青罩面層用來減緩反射裂縫。加拿大AM大學的Texas交通學院用其特有的罩面試驗儀對玻纖土工格柵加筋罩面做了大量的模擬溫度循環效果的疲勞試驗,試驗表明,加筋的瀝青試件其抗裂能力要比未加筋的試件高二倍以上。澳大利亞新南威爾士州伍倫貢市政局曾對玻纖格柵、聚丙烯格柵、土工織物及厚瀝青混凝土罩面層等控制反射裂縫的產品進行了現場對比試驗,結論是玻纖土工格柵鋪設方便,控制反射裂縫效果 為顯著,且造價適中,因而建議推廣應用。
由于玻纖土工格柵對瀝青罩面層的加筋作用,因而可以在有效控制反射裂縫的前提下,減小瀝青罩面層的厚度(與不加鋪玻纖土工格柵相比),降低造價,從而取得較好的經濟效益。
2、抗疲勞開裂
在舊水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層,其主要作用是提高路面的使用功能,對承載作用則貢獻不大,加鋪層下的剛性混凝土路面仍起關鍵的承載作用。而在舊瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面則不同,瀝青加鋪層將與舊瀝青混凝土路面一起承載。因此,在瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面,除了會出現反射裂縫,同時還會因為荷載的長期作用而出現疲勞開裂。我們對舊瀝青混凝土路面上的瀝青加鋪層受荷情況做受力分析:由于瀝青罩面層下為與瀝青罩面層同一性質的柔性面層,當受到荷載作用時,路表將發生彎沉。在直接與車輪接觸的瀝青罩面層受到壓力,在輪載邊緣以外的區域,面層受到拉力作用,由于兩處受力區域所受力性質不同,而又彼此緊靠,因此在兩塊受力區域的交界處即力的突變處容易發生破壞。在長期荷載的作用下,發生疲勞開裂。
玻纖土工格柵在瀝青罩面層中,能夠將上述的壓應力與拉應力分散,在兩塊受力區域之間形成緩沖帶,在這里應力逐步變化而不是突變,減少了應力突變對瀝青罩面層的破壞。同時玻纖土工格柵的低延伸率減小了路面的彎沉量,保證了路面不會發生過渡變形。
玻纖格柵作用機理 1、減緩反射裂縫。
防止和控制反射裂縫是瀝青罩面層設計的重點。由于水泥混凝土路面是剛性路面,同時具有接縫設計,因此舊水泥混凝土路面接縫和裂縫更容易導致瀝青罩面層內反射裂縫的出現。本文將以舊水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層設計為例,談談玻纖土工格柵減緩反射裂縫的作用機理。
反射裂縫是由于舊混凝土面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內出現應力集中所造成的,它包括因溫度和濕度變化而產生的水平位移,以及因交通荷載作用而產生的豎向剪切位移。前者導致接縫或裂縫上方的瀝青加鋪層內出現較集中的拉應力;后者則使接縫上方的瀝青加鋪層經受較大的彎拉應力和剪切應力。
美國瀝青協會(AI)認為舊混凝土面層接縫或裂縫處的彎沉量和彎沉差是引起瀝青加鋪層反射裂縫的主要原因,因為輪載的施加速度遠高于溫度變化產生的面層板伸縮位移的速率。因此,控制反射裂縫應主要采用降低接縫或裂縫處的彎沉量和彎沉差以及增加加鋪層彎拉強度和剪切強度的措施。
由于玻纖土工格柵的模量很大,達到67Gpa,作為剛度大的硬夾層應用在瀝青罩面層中,其作用是抑制應力,釋放應變,同時作為瀝青混凝土加筋材料,提高加鋪層結構的抗拉和抗剪能力,從而達到減少裂縫的目的。實踐表明,一條改變了方向的水平裂縫的對應裂縫能量可從其起點移動0.6米,1.5米以上寬度的加筋材料有助于確保能量在裂縫兩側完全消散。玻纖土工格柵對于降低加鋪層內因溫度下降引起的應力和應變作用不如橡膠瀝青應力吸收夾層、土工織物等軟夾層,但對于降低荷載產生的應力和應變的作用則遠大于軟夾層。
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由于城市交通的日益發達;因此城市道路所需要承載的壓力越來越大;在公路與城市道路建設中;經常需要對舊路進行改造;以滿足不斷增長的交通需求。為了充分利用原有路面;節省城市道路的建設成本;改善其路面使用性能;通常做法是通過采用瀝青混凝土的方法對舊路面進行罩面補強。但是隨著瀝青罩面層使用時間的增長;路面會逐步出現各種病害;例如,疲勞開裂、車轍、低溫收縮開裂、由下臥層接縫或裂縫引發的反射裂縫等。 近年來;為改善瀝青路面的使用性能;各種各樣的新型路面加筋材料被應用到路面中來;其中較為引人注目的;當屬玻璃纖維土工格柵,以下簡稱玻纖格柵(。采用玻纖格柵對瀝青路面進行加筋增強處理;已經成為道路建設技術人員致力研究的一個方向。
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