城市瀝青路面加鋪中土工合成材料應(yīng)用淺析

嚴(yán)競煌

我國是在20世紀(jì)70年代由勝利油田開始正式生產(chǎn)道路瀝青,但一直以來都是嚴(yán)重缺乏瀝青資源的,所以早期建成的城市瀝青路面,面薄質(zhì)低,需改建加鋪的大量任務(wù)也隨之而來。而據(jù)有關(guān)資料表明,應(yīng)用于瀝青路面面層結(jié)構(gòu)形成土工織物加筋瀝青面層,具有改善面層的物理力學(xué)特性,提高面層使用壽命等優(yōu)點(diǎn)[1]。因此,考慮面層結(jié)構(gòu)組合及瀝青面層受力特點(diǎn),研究合理的選擇土工織物產(chǎn)品,通過合理的路面設(shè)計(jì)與施工,使織物和面層瀝青混合料合理有效地結(jié)合在一起,最終形成經(jīng)濟(jì)、使用性能優(yōu)良的土工織物加筋瀝青面層,用作改建加鋪層具有一定的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

1 土工合成材料的一般技術(shù)要求

在舊瀝青路面、水泥混凝土路面的瀝青改建加鋪層底部或新建道路瀝青面層底鋪設(shè)土工合成材料,可在一定程度上減少或延緩舊路面裂縫反射到瀝青加鋪層,或半剛性基層對瀝青路面面層的裂縫反射[3]。主要用于改建加鋪瀝青路面的裂縫防治的土工織物應(yīng)滿足表1的規(guī)定。采用的土工織物應(yīng)能耐瀝青混合料的攤鋪溫度(170℃)的高溫。使用土工織物時(shí)應(yīng)特別注意施工損傷導(dǎo)致的其實(shí)際強(qiáng)度的降低。土工織物具有非常大的變形特性,在減緩溫度型反射裂縫方面具有一定的效果。

2 土工合成材料物理與力學(xué)特性

表1 土工織物材料技術(shù)要求

2.1 物理特性

土工合成材料的物理特性主要從厚度、質(zhì)量、高溫特性與織物瀝青吸附量四個(gè)方面描述。1)厚度。測定厚度的標(biāo)準(zhǔn)固定壓力一般為2 kPa,此厚度可用來計(jì)算土工織物的抗拉模量。常用的各種土工織物的厚度：土工織物一般為0.1 mm～5 mm,最厚的達(dá)十幾毫米。土工織物格柵的厚度隨著部位的不同而異,其肋厚一般為0.5 mm至十幾毫米。2)質(zhì)量。本文從土工織物的單位面積測定其質(zhì)量。它能反映材料多方面的性能,如抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等力學(xué)特性。常用的土工織物的單位面積質(zhì)量一般在50 g/m2～1 200 g/m2之間。3)高溫特性。瀝青面層混合料為高溫施工,土工織物物理學(xué)特性應(yīng)具有穩(wěn)定性。由于瀝青混合料施工溫度一般在80℃～175℃,如果采用改性瀝青時(shí),溫度會更高一些。高溫條件下,土工織物將會發(fā)生熔融現(xiàn)象;各種材料的熔點(diǎn)為聚乙烯175℃,聚丙烯175℃,聚酯和聚酰胺250℃,玻璃纖維不小于1 000℃。有時(shí)溫度雖未達(dá)到熔點(diǎn),但較高,聚合物分子結(jié)構(gòu)也可能會發(fā)生變化,影響材料的彈模和強(qiáng)度。4)織物瀝青吸附量。無紡?fù)凉げ贾挥性谖搅艘欢〝?shù)量的粘層油后才能形成有效的防水層,防止路表水浸入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。粘層油太少會使織物不易被油飽和;太多則不利潛在滑移面以及易泛油。土工織物瀝青吸附量一般由廠家提供具體數(shù)據(jù),如一般熱瀝青+土工布,最佳粘層油用量為0.095 g/cm2～0.105 g/cm2。

2.2 力學(xué)特性

土工合成材料的力學(xué)特性主要由抗拉強(qiáng)度和變形率,握持強(qiáng)度,梯形撕拉強(qiáng)度,頂破強(qiáng)度以及刺破強(qiáng)度等幾個(gè)方面體現(xiàn)。

1)抗拉強(qiáng)度和變形率是土工織物的主要特性指標(biāo)?？估瓘?qiáng)度與測試織物試樣的寬度、形狀、約束條件等有關(guān)。土工織物在受力過程中截面是變化的,不易精確測定,其受力大小一般以單位寬度所承受的力來表示。目前國外大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于條寬200 m,考慮織物變形,采用較慢的變形率,多數(shù)為10 mm/min。國內(nèi)目前仍采用50 mm窄條拉伸試驗(yàn)方法測試土工織物的抗拉強(qiáng)度。2)握持強(qiáng)度。握持強(qiáng)度反映土工織物分散集中力的能力。握持強(qiáng)度試驗(yàn)采用的儀器一般與條帶拉伸試驗(yàn)相同,但方法不同。土工布握持強(qiáng)度值一般為0.3 kN～6.0 kN。3)梯形撕拉強(qiáng)度。土工織物在鋪設(shè)與使用過程中,常常會有不同程度的破損。撕拉強(qiáng)度反映了試樣抵抗擴(kuò)大破損裂口的能力,可以評價(jià)不同土工布被擴(kuò)大破損程度的難易是土工織物應(yīng)用中的重要力學(xué)指標(biāo)。土工織物的梯形撕拉強(qiáng)度值一般為0.15 kN～30 kN。4)頂破強(qiáng)度。在織物加筋瀝青面層設(shè)計(jì)使用時(shí),可采用圓球頂破試驗(yàn)和CBR試驗(yàn)對土工布在施工中抗頂破能力進(jìn)行測試,以防止土工織物因抗施工損傷能力不夠,造成破損。5)刺破強(qiáng)度。刺破強(qiáng)度是反映土工織物抵抗小面積集中荷載如有棱角的石子或樹枝等的能力。金屬桿直徑為8 mm,桿端呈平頭,環(huán)形夾具內(nèi)徑為44.5 mm。試樣大小與環(huán)形夾具相配,數(shù)量不少于10塊。

3 綜合應(yīng)用

3.1 土工合成材料在舊瀝青路面改建加鋪中裂縫防治應(yīng)用

應(yīng)用土工合成材料防治路面裂縫,路面結(jié)構(gòu)形式和厚度不應(yīng)因改建加鋪了土工合成材料而改變。具體操作如下：1)土工合成材料鋪筑時(shí),應(yīng)先將一端用固定器固定,然后用機(jī)械或人力拉緊,張拉伸長率宜為1.0%～1.5%,并用固定器固定另一端。2)土工合成材料搭接與固定。玻璃纖維網(wǎng)橫向應(yīng)搭接8 cm～10 cm,并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端部之下;縱向應(yīng)搭接5 cm～8 cm。橫向搭接處應(yīng)采用固定器固定;縱向搭接處可采用尼龍繩或鉛絲綁扎固定,固定間距不應(yīng)超過1.5 m。土工織物橫向應(yīng)搭接4 cm～5 cm,并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端部之下;縱向應(yīng)搭接4 cm～5 cm。橫向搭接處應(yīng)采用固定器固定;縱向可以直接用粘層油粘結(jié)。3)粘層油的使用。對于玻璃纖維網(wǎng)宜先鋪設(shè),再灑布熱瀝青作粘油層,粘油層每平方米用量為 0.4 kg～0.6 kg;對土工織物應(yīng)先灑布粘油層,每平方米用量為0.3 kg～0.4 kg,再鋪設(shè)土工織物,然后再灑布粘油層,每平方米0.4 kg～0.6 kg。

3.2 土工合成材料在舊水泥混凝土路面裂縫防治中的應(yīng)用

根據(jù)交通部《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的建議,舊水泥混凝土路面上可直接加鋪瀝青混凝土面層,厚度宜為 6 cm～10 cm[4],而之后相應(yīng)的土工合成材料的張拉、搭接與固定及粘油層的灑布等過程同3.1。

3.3 土工合成材料在新建道路路面裂縫防治中的應(yīng)用

半剛性基層施工養(yǎng)護(hù)期間出現(xiàn)的收縮開裂以及碾壓混凝土路面的接縫,可采用土工合成材料進(jìn)行處理,防止裂縫反射到瀝青面層。土工合成材料應(yīng)置于半剛性基層與下封層(或?yàn)r青面層)之間。

4 結(jié)語

利用土工織物大體有隔離、防滲、加筋補(bǔ)強(qiáng)、過濾排水及防護(hù)等功能,可應(yīng)用在瀝青、水泥路等類型路面的加鋪養(yǎng)護(hù)與改建工程中,如處治翻漿路段、加鋪面層防止反射裂縫等方面,給城市道路的改善提供優(yōu)良的可參考使用材料,從而提升道路的使用壽命,更經(jīng)濟(jì)方便地進(jìn)行城市道路維護(hù)[5]。

[1]沈金安.國外瀝青路面設(shè)計(jì)方法總匯[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2]郭忠印,李立寒.瀝青路面施工與養(yǎng)護(hù)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2006.

[3]張樂飛.城市道路工程[M].北京：人民交通出版社,2008.

[4]黃曉明,朱 湘.瀝青路面設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社,2002.

[5]楊 震.淺談瀝青路面裂縫及處理[J].中小企業(yè)管理與科技,2009(5)：68-71.