淺析玻纖格柵在城市道路補強中的應(yīng)用

何鑫輝

淺析玻纖格柵在城市道路補強中的應(yīng)用

何鑫輝

通過城市道路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的工程實踐,對路面反射裂縫形成原因及玻纖格柵作用機理進行了分析,闡述了玻纖格柵的施工方法、注意事項及經(jīng)驗體會,取得了良好的補強效果。

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1 概述

舊城市道路多為混凝土路面,在長期使用過程中,路面結(jié)構(gòu)損壞日益嚴重,如何修復(fù)成為一個迫切需要解決的問題,傳統(tǒng)的打板重做路面不僅費時費力,而且群眾意見很大,瀝青路面具有平整度好,噪聲小、揚塵少等優(yōu)點,對舊水泥混凝土路病害進行加強補強的常規(guī)做法是直接在舊路面上加鋪一層瀝青混凝土罩面,但在瀝青加鋪層中出現(xiàn)反射裂縫是需要解決的主要問題。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大,但環(huán)境因素(雨雪、氧化、粉塵)的負效應(yīng),常常使得裂縫迅速向四周擴展,縮短罩面層壽命。

為解決舊水泥混凝土瀝青罩面存在的問題,在道路整治中使用玻纖格柵加固補強的工藝,并且在車流量較大的路段做 300m的試驗路段。結(jié)果表明,加鋪玻纖格柵瀝青混凝土罩面層 5個月有 10%的裂縫,24個月有 15%的裂縫,裂縫數(shù)量基本穩(wěn)定,車轍減少,充分說明玻纖格柵能達到抑制和減緩裂縫的效果,具有減薄瀝青層厚度、防治反射裂縫等特點。能夠加強瀝青路面的結(jié)構(gòu)性能,提高道路的使用壽命。

2 玻纖格柵作用機理

2.1 瀝青加鋪層的開裂分析

舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu),其應(yīng)力應(yīng)變特性與一般彈性層狀體系有較大的差別。瀝青混凝土路面在車輛直接作用下受到壓力,而在輪載邊緣以外的區(qū)域受到拉力作用,在長期荷載的作用下,產(chǎn)生疲勞開裂。瀝青混凝土在高溫時具有一定的流變性,使瀝青混凝土面層在夏季時熱穩(wěn)定性隨路面溫度升高而降低,在車輛荷載作用下,受力區(qū)域容易產(chǎn)生凹陷,車輛荷載撤除后,瀝青混凝土面層無法完全恢復(fù)至受荷載之前的狀況,產(chǎn)生了塑性變形。舊混凝土遇冷收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過瀝青混凝土拉伸強度時產(chǎn)生的裂紋,在裂紋集中的地方形成病害。從裂紋的成因看,如何使瀝青混凝土有足夠的強度抵抗拉應(yīng)力是解決問題的關(guān)鍵。

2.2 玻纖格柵防止反射裂縫作用機理

在舊水泥混凝土路面上布置玻纖格柵加筋層,其上再鋪筑瀝青混凝土面層。玻纖格柵在瀝青混凝土面層中,以其強度大、模量高、物化性能穩(wěn)定的優(yōu)點,將上述的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力分散,減少了應(yīng)力突變對瀝青混凝土面層的破壞。同時玻纖格柵的低延伸率降低了路面的彎沉量,減少了路面的過度變形。玻纖格柵具有良好的耐冷墊性,在瀝青混凝土面層中使用玻纖格柵,可以起到骨架及加筋作用。瀝青混凝土集料原料貫穿于格柵間,形成了復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系。限制集料運動,增加了瀝青混凝土面層中的橫向約束力,瀝青混凝土面層中各部分彼此牽制,防止了瀝青混凝土面層的推移,從而起到抵抗車轍的作用。玻纖格柵在瀝青混凝土面層中的應(yīng)用,提高了面層瀝青混凝土的橫向拉伸強度,可以抵抗較大的拉應(yīng)力而不致發(fā)生破壞。即使局部區(qū)域產(chǎn)生裂紋引起應(yīng)力集中,應(yīng)力也會經(jīng)玻纖格柵的傳遞而減弱或消失,裂紋也不致發(fā)展成裂縫。在瀝青混凝土罩面層中加鋪玻纖格柵夾層,以利用其抑制應(yīng)力釋放應(yīng)變的作用成為瀝青混凝土拉伸增強材料,達到減少裂縫的目的,從而提高路面的使用壽命。根據(jù)城市道路舊水泥混凝土破損情況,多采用3 cm細粒式瀝青混凝土+5 cm中粒式瀝青混凝土+玻纖格柵。

3 加鋪玻纖格柵混凝土罩面層的施工

3.1 鋪設(shè)路面的處理

玻纖格柵的使用效果與鋪設(shè)路面的處理情況密切相關(guān),瀝青混凝土罩面前應(yīng)對路面承載能力進行評定,若承載力不足,達不到設(shè)計標準或水泥混凝土路面有底板脫空現(xiàn)象,應(yīng)進行壓漿補強處理。若路面有局部坑洞及擴散型裂縫,應(yīng)進行修補和填塞,保證表面平整。在鋪設(shè)前必須將原有的光滑路面鑿毛并沖洗干凈,保持清潔干燥。鋪設(shè)格柵之前需灑粘層油,粘層油如使用乳化瀝青,需在完全破乳干燥后鋪設(shè)格柵。

3.2 玻纖格柵的鋪設(shè)與固定

玻纖格柵鋪設(shè)可由拖拉機或汽車改裝的專用設(shè)備進行鋪設(shè),也可人工鋪設(shè)。格柵鋪設(shè)時,應(yīng)保持其平整、拉緊,不得起皺,使格柵具備有效的張力,鋪完之后再用干凈的鋼輪壓路機碾壓一遍。城市道路多采用帶自粘膠的玻纖格柵,玻纖格柵用徑選擇為瀝青混凝土面層集料最大粒徑的 0.5倍 ～1.0倍,極限抗拉強度應(yīng)大于 50 kN/m,以便發(fā)揮玻纖格柵的抗反射裂縫性能。又能保證加鋪玻纖格柵的粘結(jié)層抗剪性及粘結(jié)力的需要。格柵搭接為縱向搭接寬度不小于 20 cm,橫向搭接寬度不小于 15 cm,縱向搭接應(yīng)根據(jù)瀝青攤鋪方向?qū)⑶耙环糜诤笠环?。玻纖格柵鋪設(shè)完畢后使用優(yōu)質(zhì)水泥釘與尺寸為30mm×30mm厚0.3mm的固定鐵皮固定玻纖格柵,可根據(jù)施工實際情況確定固定間距。在工程實踐中,有些施工單位采用灑布粘層油后直接攤鋪玻纖格柵,壓路機緊隨其后碾壓,其效果較好,玻纖格柵也不易起波浪。

嚴格控制運送混合料的車輛出入,在格柵層上禁止車輛急轉(zhuǎn)向、急剎車和傾瀉混合料腳料,以防止對玻纖格柵的損壞;玻纖格柵背膠易溶于水,雨天或路面潮濕時不得施工;玻纖格柵為玻璃纖維制造,對人體皮膚易產(chǎn)生刺激作用,施工人員須戴防護手套;格柵鋪設(shè)時,要求路面溫度在 5℃～60℃之間。

4 結(jié)語

從目前幾處城市道路舊水泥混凝土路面改造中采用玻纖格柵加筋瀝青混凝土面層來看,效果較為理想,采用玻纖格柵加筋瀝青混凝土路面能大大改善其結(jié)構(gòu)性能,抑制和減緩各種裂縫及車轍的產(chǎn)生,延長路面使用壽命,從而減少道路養(yǎng)護費用,提高道路運營綜合效益。

[1] 凌高祥,孟慶偉.淺談FWD在水泥路面改造工程中的應(yīng)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

何鑫輝(1973-),男,工程師,泉州市泉港區(qū)市政工程開發(fā)建設(shè)有限公司,福建泉州 362000