浅析玻纤格栅在城市道路补强中的应用

何鑫辉

浅析玻纤格栅在城市道路补强中的应用

何鑫辉

通过城市道路旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的工程实践,对路面反射裂缝形成原因及玻纤格栅作用机理进行了分析,阐述了玻纤格栅的施工方法、注意事项及经验体会,取得了良好的补强效果。

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1 概述

旧城市道路多为混凝土路面,在长期使用过程中,路面结构损坏日益严重,如何修复成为一个迫切需要解决的问题,传统的打板重做路面不仅费时费力,而且群众意见很大,沥青路面具有平整度好,噪声小、扬尘少等优点,对旧水泥混凝土路病害进行加强补强的常规做法是直接在旧路面上加铺一层沥青混凝土罩面,但在沥青加铺层中出现反射裂缝是需要解决的主要问题。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大,但环境因素(雨雪、氧化、粉尘)的负效应,常常使得裂缝迅速向四周扩展,缩短罩面层寿命。

为解决旧水泥混凝土沥青罩面存在的问题,在道路整治中使用玻纤格栅加固补强的工艺,并且在车流量较大的路段做 300m的试验路段。结果表明,加铺玻纤格栅沥青混凝土罩面层 5个月有 10%的裂缝,24个月有 15%的裂缝,裂缝数量基本稳定,车辙减少,充分说明玻纤格栅能达到抑制和减缓裂缝的效果,具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝等特点。能够加强沥青路面的结构性能,提高道路的使用寿命。

2 玻纤格栅作用机理

2.1 沥青加铺层的开裂分析

旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构,其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。沥青混凝土路面在车辆直接作用下受到压力,而在轮载边缘以外的区域受到拉力作用,在长期荷载的作用下,产生疲劳开裂。沥青混凝土在高温时具有一定的流变性,使沥青混凝土面层在夏季时热稳定性随路面温度升高而降低,在车辆荷载作用下,受力区域容易产生凹陷,车辆荷载撤除后,沥青混凝土面层无法完全恢复至受荷载之前的状况,产生了塑性变形。旧混凝土遇冷收缩产生的拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时产生的裂纹,在裂纹集中的地方形成病害。从裂纹的成因看,如何使沥青混凝土有足够的强度抵抗拉应力是解决问题的关键。

2.2 玻纤格栅防止反射裂缝作用机理

在旧水泥混凝土路面上布置玻纤格栅加筋层,其上再铺筑沥青混凝土面层。玻纤格栅在沥青混凝土面层中,以其强度大、模量高、物化性能稳定的优点,将上述的压应力与拉应力分散,减少了应力突变对沥青混凝土面层的破坏。同时玻纤格栅的低延伸率降低了路面的弯沉量,减少了路面的过度变形。玻纤格栅具有良好的耐冷垫性,在沥青混凝土面层中使用玻纤格栅,可以起到骨架及加筋作用。沥青混凝土集料原料贯穿于格栅间,形成了复合力学嵌锁体系。限制集料运动,增加了沥青混凝土面层中的横向约束力,沥青混凝土面层中各部分彼此牵制,防止了沥青混凝土面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用。玻纤格栅在沥青混凝土面层中的应用,提高了面层沥青混凝土的横向拉伸强度,可以抵抗较大的拉应力而不致发生破坏。即使局部区域产生裂纹引起应力集中,应力也会经玻纤格栅的传递而减弱或消失,裂纹也不致发展成裂缝。在沥青混凝土罩面层中加铺玻纤格栅夹层,以利用其抑制应力释放应变的作用成为沥青混凝土拉伸增强材料,达到减少裂缝的目的,从而提高路面的使用寿命。根据城市道路旧水泥混凝土破损情况,多采用3 cm细粒式沥青混凝土+5 cm中粒式沥青混凝土+玻纤格栅。

3 加铺玻纤格栅混凝土罩面层的施工

3.1 铺设路面的处理

玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关,沥青混凝土罩面前应对路面承载能力进行评定,若承载力不足,达不到设计标准或水泥混凝土路面有底板脱空现象,应进行压浆补强处理。若路面有局部坑洞及扩散型裂缝,应进行修补和填塞,保证表面平整。在铺设前必须将原有的光滑路面凿毛并冲洗干净,保持清洁干燥。铺设格栅之前需洒粘层油,粘层油如使用乳化沥青,需在完全破乳干燥后铺设格栅。

3.2 玻纤格栅的铺设与固定

玻纤格栅铺设可由拖拉机或汽车改装的专用设备进行铺设,也可人工铺设。格栅铺设时,应保持其平整、拉紧,不得起皱,使格栅具备有效的张力,铺完之后再用干净的钢轮压路机碾压一遍。城市道路多采用带自粘胶的玻纤格栅,玻纤格栅用径选择为沥青混凝土面层集料最大粒径的 0.5倍 ～1.0倍,极限抗拉强度应大于 50 kN/m,以便发挥玻纤格栅的抗反射裂缝性能。又能保证加铺玻纤格栅的粘结层抗剪性及粘结力的需要。格栅搭接为纵向搭接宽度不小于 20 cm,横向搭接宽度不小于 15 cm,纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。玻纤格栅铺设完毕后使用优质水泥钉与尺寸为30mm×30mm厚0.3mm的固定铁皮固定玻纤格栅,可根据施工实际情况确定固定间距。在工程实践中,有些施工单位采用洒布粘层油后直接摊铺玻纤格栅,压路机紧随其后碾压,其效果较好,玻纤格栅也不易起波浪。

严格控制运送混合料的车辆出入,在格栅层上禁止车辆急转向、急刹车和倾泻混合料脚料,以防止对玻纤格栅的损坏;玻纤格栅背胶易溶于水,雨天或路面潮湿时不得施工;玻纤格栅为玻璃纤维制造,对人体皮肤易产生刺激作用,施工人员须戴防护手套;格栅铺设时,要求路面温度在 5℃～60℃之间。

4 结语

从目前几处城市道路旧水泥混凝土路面改造中采用玻纤格栅加筋沥青混凝土面层来看,效果较为理想,采用玻纤格栅加筋沥青混凝土路面能大大改善其结构性能,抑制和减缓各种裂缝及车辙的产生,延长路面使用寿命,从而减少道路养护费用,提高道路运营综合效益。

[1] 凌高祥,孟庆伟.浅谈FWD在水泥路面改造工程中的应用[J].山西建筑,2009,35(21)：290-291.

On application of glass-fiber grille in urban roads rein forcement

HE Xin-hui

According to the engineering practice of the addition of asphalt pavement layer on old cement-concrete roadbed on urban roads,the paper analyzes the reasons for the pavement reflection cracks and themechanism of the glass-fiber grille,and illustrates the construction methods,the precautions,and the experience consideration of the glass-fiber grille,so as to achieve better reinforcement effect.

glass-fiber grille,urban roads,reinforcement,application

U 414

A

1009-6825(2011)09-0150-02

2010-11-23

何鑫辉(1973-),男,工程师,泉州市泉港区市政工程开发建设有限公司,福建泉州 362000