卢爱民

摘 要：玻纤格栅作为近年来开发的新型土工合成材料，由于其具有较强的抗拉强度、较高的弹性模量和与沥青混凝土相容性好等特点，已逐渐应用于旧水泥混凝土路面改造工程中。本文对玻纤格栅增强路面混凝土结构强度、延缓和减少裂缝产生的机理进行了总结与分析。

关键词：玻纤格栅；沥青加铺层；反射裂缝

中图分类号：U416 文献标志码：A

Abstract：Glass fiber geogrids as a newly developed geosynthetic materials has been gradually used in the old cement concrete pavement reconstruction project，thanks to its harder tensile strength， higher elasticity and better compatibility with HMA . This paper summarizes and analyzes the mechanism that glass fiber geogrid reduces and delays the cracks， strengthens concrete pavement structure.

Keywords： Glass Fiber；Geogrid Aphalt Overlay；Reflection Crack

0 引言

我国目前有大量的旧水泥混凝土路面不能满足使用要求，亟待修复改造。加铺沥青面层改造旧水泥混凝土路面是当前普遍应用的路面工程改造技术，其不仅能够有效地降低工程造价，而且施工过程较短不会对交通运输形成较大的干扰，能够很好地增强路面的性能。然而其中也存在些许的弊端就是沥青加铺层易发生反射裂缝。反射裂缝对沥青加铺层的使用性能影响较小，在外部恶劣的环境中能够加速裂缝的发展，从而降低了沥青加铺层使用寿命。如何防止、延缓原有水泥混凝土路面的接缝和裂缝在加铺层结构中的反射是比较棘手的问题。目前用于防治反射裂缝的措施很多，使用较广的方法是在沥青加铺层和旧水泥混凝土路面之间添加一层加筋夹层。玻璃纤维格栅（glass geogrid）主要是基于玻璃纤维的层面上构制而成的平面网格状材料。其具备较强的抗拉力、较高的弹拉性、较好的抗热性、较好的防腐性、较低的延展性、稳定的化学性、良好的融合性、较强的约束性等；开始广泛的运用在了道路工程中。

1 玻纤格栅延缓反射裂缝作用机理

将沥青层应用到旧水泥混凝土路面上是一种独特的路面结构形式，其应力、应变特性原理与一般弹性层状体系差别较大。由于存在接缝、裂缝，旧水泥混凝土板块作为基层的整体强度将降低，在外界压力的推动下促使沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆行驶通过不连续的旧水泥混凝土板体时，由于接缝、裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差，沥青混凝土加铺层中出现较大的剪切应力，然而随着外界负荷压力生成的剪切应力就会形成荷载型反射裂缝。沥青加铺层温度应力主要是沥青混凝土路面随着气候的变化而变化，使得沥青加铺层和旧水泥混凝土面板因收缩膨胀而出现裂缝。由于旧水泥混凝土路面接缝部位的应力不均匀，沥青加铺层自身具有一定的应力，一旦进入寒冷季节沥青混凝土加铺层在接裂缝对应处的拉应力增加而形成裂缝，从而出现温度型反射裂缝。

沥青加铺层设计的关键任务是对沥青加铺层厚度进行设置，对于沥青加铺层厚度设计的主要目的是为了抵抗行车荷载、避免反射裂缝。旧水泥混凝土面板在基底层的刚性较强，然后增设沥青加铺层与旧水泥板的复合路面结构，促使其强度能够符合规定的标准，能够很好地防范反射裂缝的出现。旧水泥混凝土板块+找平层+玻纤格栅加筋层+沥青混凝土面层这种复合路面结构中，通过这种复合型路面结构形式来延缓裂纹的形成、避免路面出现痕迹、增加路面使用期限。

玻纤格栅的显著特点为物理化学性能稳定、耐高温、嵌锁与限制作用强、抗拉强度高、延伸率低、与沥青混合料的相容性好、无蠕变等特点，其关键是為了能够将轴载有效的传递出去，便促使反射裂缝应力从垂直方向转变为水平方向，这样既能增强沥青结构层的性能，还能很好地促进沥青结构层的抗拉力，可促使拉应力不断的扩散到更大的空间中，使得结构层的徐变程度有所减缓，从而很好地预防路面裂缝的发生，类似于钢筋混凝土中钢筋所起到的作用。使用玻纤格栅可有效地改善路面结构应力分布，增强沥青混合料的整体抗拉强度，可有效地防止因路面负荷压力增大而形成裂缝，继而大大的增强道路的使用效率。

通过大量的工程研究显示，玻纤格栅加筋层的有效使用可很好地减轻因负荷量、外界气温、地基脱空等造成的问题，不仅能够精简加铺层厚度，还能够极大的降低成本的投入。将玻纤格栅应用到加铺层中，随着模量的增大其效用也在不断地增加，然而由于沥青混合料内部的应力较大，因此玻纤格栅应该具备更高的强度，通常将格栅模量设置在4000MPa～6000MPa为最佳。当旧路面有着较高的整体性、裂缝成均匀分布状态时，可应用接裂缝区局部铺加夹层的方法，才能很好地对其进行修复。

2 玻纤格栅在沥青加铺层中的作用

玻纤格栅是一种用于路面增强的优良土工合成材料，其具备较低的延展性、较高的抗拉性，且存在抗热性、抗冷性、抗氧化、抗侵蚀等优良性能，可将其运用到改造旧水泥混凝土工程实践中。 玻纤格栅在沥青加铺层中能起到延缓反射裂缝、抗低温收缩开裂、耐高温车辙等作用，具体如下：

2.1 减缓反射裂缝

在旧水泥混凝土道路上加铺沥青混凝土，沥青加铺层反射裂缝是由于沥青加铺层内出现应力集中所造成的（旧混凝土面层裂缝周围出现一定较大的应力），其主要有：水平位移因外界的温差变化导致的、竖向剪切位移因外界负荷压力导致的两种；水平位移导致沥青加铺层内出现较集中的拉应力（对应旧水泥板接缝或裂缝上方的沥青加铺层），竖向位移导致沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力（对应旧水泥板接缝上方的沥青加铺层）。在沥青加铺层中加铺玻纤格栅夹层，其作用是抑制裂缝，有效的降低拉应力，能够有效的增强加铺层结构的性能和增强沥青混合料整体强度方面效果明显，起到减少裂缝的目的。通过足尺疲劳测试结果显示，当路面的结构层与厚度相一致时，便可利用玻纤格栅来增强加铺层的抗应力效果。

2.2 抗低温收缩开裂

在旧水泥混凝土道路上加铺沥青混凝土，沥青混合料面层暴露在空气中，表面温度与外界温度相差无几。然而在寒冷季节沥青混合料就会发生收缩形成较大的拉应力，在经过较高的负荷压力后会促进拉应力的上升，当沥青混合料的拉应力超过其自身的抗拉力就会产生裂缝，而且拉应力在裂缝两侧的更强，由于岁月的积累裂缝便不断地扩大。而在沥青加铺层中应用玻纤格栅能够极大的增强抗拉力，可以更好的抑制路面的拉应力避免表面出现裂缝，一旦路面某一部位出现裂痕时，可利用玻纤格栅对拉应力进行有效的约束，避免裂痕发展成裂缝。玻纤格栅在基本性能的前提下要确保其幅宽大于1.5m，从而为玻纤格栅对裂缝的抑制提供有效的支持；然而按照沥青混合料的级配来确定玻纤格栅的网格大小，从而确定最好的剪切胶粘性，继而提升集料的抑制能力。

2.3 耐高溫车辙

在旧水泥混凝土道路上加铺沥青混凝土，然而此材料容易被外界温度所影响，遇高温质地会变的又软又粘，当沥青路面在高负荷的重压下，在集中受力的区域就会出现一定的变形现象，只因道路面层中对于内部集料流动的限制程度较小，当外部负荷压力移开后沥青面层便无法再呈现出负荷前的状态，由于具备较高的可塑性而发生了变形，然而沥青路面在不断地负荷压力下造成变形情况就会不断的加重，使得沥青路面表层出现车辆行走的痕迹。

而将玻纤格栅应用于沥青加铺层内，可在其中起到很好的支撑功能。玻纤格栅中的网格能够将沥青混凝土内的集料进行很好地控制，从而强化了沥青加铺层内的稳定性、牵制性，促使沥青面层中各个结构能够相互牵制，有效地限制了沥青面层内部的移位，由此便很好地发挥了抗压的功效。在旧水泥混凝土道路沥青混凝土层中铺设玻纤格栅，玻纤格栅的使用效果与铺设施工质量密切相关。

结论

玻纤格栅的显著特点为物理化学性能稳定、耐高温、嵌锁与限制作用强、抗拉强度高、延伸率低、与沥青混合料的相容性好、无蠕变现象出现，其基本的目的是为了能够输送稳定的轴载，并将垂直方向的反射裂缝应力转变为水平方向，这样既能增强沥青结构层的抗压力、抗拉力等，还能促使应力能够分散在更大的空间内，能够有效的缓解沥青结构层的徐变现象，从而更好地避免路面出现裂缝。类似于钢筋混凝土中钢筋所起到的作用。使用玻纤格栅可有效地改善路面结构应力分布，增强沥青混合料的整体抗拉强度，可以有效地抑制沥青混凝土路面出现裂痕，继而不断地强化沥青路面的使用效率。

对于玻纤格栅铺设施工质量非常重要，施工质量的优劣直接影响玻纤格栅在运营中的使用效果，改进和完善施工工艺、提高工程技术人员对玻纤格栅使用效果的认识将有助于玻纤格栅得到更好的应用。

参考文献

[1]熊有言.土工格栅在道路工程中的应用[J].中外公路，1995（1）：48-51.

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