玻璃纤维土工格栅（精选九篇）
玻璃纤维土工格栅 篇1
1 玻璃纤维土工格栅的特性
玻璃纤维土工格栅是一种以无碱玻璃纤维通过国际先进的经编工艺制成的网状基材, 经表面涂覆处理而制成的半刚性制品, 用于路面增强、老路补强, 加固路基及软土基的优良土工合成材料。其主要成分:无碱E-玻璃纤维, 亦称无碱玻璃纤维, 是一种玻璃成分纤维状的材料, 其融化点在1000℃以上, 具有质轻、高强、绝缘、防腐、耐高温的性能, 具有良好的电气绝缘性及机械性能。
1.1 高抗拉强度、低延伸率
玻纤格栅的原料为玻璃纤维, 而玻璃纤维的强度较高, 超过了其它纤维和金属。同时它的模量很高, 具有很高的抗变形能力, 断裂延伸率小于3%。
1.2 耐高温性
在道路施工中, 摊铺的沥青混凝土温度高达130-140℃, 一般的化纤、塑料土工网或其他有机织物, 在如此高的温度中都会发生软化, 再受到外力而变形, 降低其抗拉强度, 影响施工质量。玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上, 只要施工程序正确, 这就会确保玻纤土工格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。
1.3 物理化学稳定性
玻璃纤维是一种无机非金属材料, 具有极好的物理化学稳定性, 能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀, 还能抵御生物侵蚀和气候变化, 具有耐酸、耐盐碱、抗氧化等优异的性能。
1.4 抗蠕变性
作为增强材料, 具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的.玻璃纤维不会发生蠕变, 保证产品能够长期保持性能。
1.5 结构的稳定性
玻璃纤维土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的, 每根纤维都被充分涂覆, 与沥青具有很高的相容性, 从而确保了玻璃纤维土工格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离, 而是牢固地结合在一起。
同时, 由于玻璃纤维土工格栅是网状结构, 沥青混凝土中的集料可以贯穿其中, 这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动, 使沥青混合料在受荷载的情况下能够达到更好的压实状态, 更高的承重能力, 更好的荷载传递性能。
2 玻璃纤维土工格栅的应用机理
2.1 减缓反射裂缝
防止和控制反射裂缝是沥青罩面层设计的重点。沥青混凝土受荷载作用, 在遭破坏前, 参与承载的高度是整个沥青混凝土厚度;当路面破坏时, 沥青混凝土面层底部出现裂缝, 继续受荷, 裂缝由底部向上逐渐扩展, 参与承载的厚度逐渐减少, 导致路面所能承受的荷载逐渐减小, 而裂缝逐渐延长。沥青混凝土底部张开变形逐渐增大, 直到断裂, 此时路面底部变形与裂缝长度成比例发展。由于玻璃纤维土工格栅的模量可达到67Gpa, 作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中, 其作用是抑制应力, 释放应变, 同时作为沥青混凝土加筋材料, 提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力, 从而达到减少裂缝的目的。而玻璃纤维土工格栅的网孔结构, 是格栅对网孔内的混合料起了一个"箍固"作用。试验表明, 加筋的沥青试件其抗裂能力比未加筋的试件高2倍以上。因此, 当路面底部在荷载作用下出现裂缝并延伸到格栅处时, 格栅的存在改变了裂缝尖端的受力状况, 使裂缝处的张开变形受到限制, 从而抑制裂缝向上发展。
2.2 抗疲劳开裂
在旧沥青混凝土路面上进行沥青混合料罩面, 由于沥青罩面层下为与沥青罩面层同一性质的柔性面层, 当受到荷载作用时, 路表将发生弯沉, 在直接与车轮接触的沥青罩面层受到压力, 在轮载边缘以外的区域, 面层受到拉力作用, 由于两处受力区域所受力性质不同, 而又彼此紧靠, 因此在两块受理区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下, 发生疲劳开裂。
玻璃纤维土工格栅在沥青罩面层中, 能够将上述的压应力与拉应力分散, 在两块受力区域之间形成缓冲带, 在这里应力逐步变化而不是突变, 减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。同时, 玻璃纤维土工格栅的低延伸率减小了路面的弯沉量, 保证了路面不会发生过渡变形。
2.3 耐高温车辙
沥青混凝土在高温时具有流变性, 在受到荷载时, 面层中没有任何可以约束沥青混凝土中集料运动的机制, 造成沥青面层的推移, 即产生了塑性变形, 在车辆的反复碾压的作用下塑性变形不断积累, 形成车辙。
在沥青罩面层中使用玻璃纤维土工格栅, 在其沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿与格栅间, 形成符合力学嵌锁体系, 限制集料运动, 增加了沥青罩面层中的横向约束力, 沥青面层中各部分彼此牵制, 防止了沥青面层的推移, 从而起到抵抗车辙的作用。
2.4 抗低温收缩开裂
严寒地区的沥青道路, 冬季面层温度接近于气温, 在这样的温度条件下, 沥青混凝土遇冷收缩, 产生拉应力。当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时, 产生裂缝。
玻璃纤维土工格栅在沥青罩面层中的应用, 使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高, 可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。另外, 即使因为局部区域产生裂纹, 使裂纹发生处的应力过于集中, 但经玻璃纤维土工格栅的传递而逐渐消失, 裂纹不再会发展成裂缝。
3 玻璃纤维土工格栅的施工工艺
3.1 处理旧路面
在玻璃纤维土工格栅铺设前, 应当对旧路面进行病害处理, 并用机械铣刨拉毛, 旧路面裂缝、坑槽应进行封缝、补坑处理, 在玻璃纤维土工格栅铺设前24小时起, 进行路面清理, 并进行交通管制。
3.2 浇洒粘层沥青
为了使玻璃纤维土工格栅与原路面保持良好粘接, 并能满足沥青混凝土机械化摊铺的要求, 必须在原路面上浇洒粘层沥青。在洒布粘层沥青后, 在粘层沥青凝结前, 应当进行玻纤格栅的铺设, 然后在玻纤格栅上适量均匀地撒一些沥青砂, 再用轻型钢轮压路机在其上作适度碾压。
3.3 玻璃纤维土工格栅的铺设
目前常用的玻纤格栅通常采用钉子固定。固定所需材料为:
(1) 直径约为30mm的铁皮, 要求平整不翘角;
(2) 钢钉或射钉
钉子固定法铺设玻纤格栅时, 先将一端用铁皮和钉子用锤击固定在已洒布粘层油的下层结构上, 再将格栅纵向拉紧并分段固定, 每段长度为3-4m。对于水泥混凝土路面, 可按缩逢间距分段, 钢钉位置设于接缝处。要求格栅拉紧时玻纤格栅纵横向均处于挺直张紧状态。土工格栅搭接距离为纵向接头搭接距离不小于30cm, 横向搭接距离不小于15cm。纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。
3.4 铺筑沥青罩面层并碾压成型
沥青混合料的摊铺必须在确认玻纤格栅铺设良好并能满足沥青混合料摊铺进度后方可进行。在玻纤格栅上铺设沥青混合料时, 沥青层最小厚度为5cm。沥青混合料的拌制、运输、摊铺和压实均应符合现行《城市道路工程施工与质量验收规范 (CJJ1-2008) 》的规定和要求。
4 结论
玻璃纤维土工格栅是近年来发展迅速的一种增强沥青路面性能的新型土工合成材料。因其优良的化学和力学特性, 被广泛应用于道路建设中, 主要解决以下问题:
4.1 用于沥青路面的加筋和旧路面发生裂缝时的修复, 能抵抗和延缓反射裂缝, 从而延长道路的使用寿命;
4.2 可以增强沥青路面的整体强度, 阻止反射裂缝的扩展, 提高沥青路面的抗疲劳性能;
4.3 加筋玻纤格栅的路面结构在保证工程质量的前提下, 可以相对减少路面结构的厚度, 从而降低建设成本。
总之, 采用玻纤格栅加筋后的沥青混凝土罩面层, 不仅可以提高工程质量, 延长道路使用寿命, 还能减少养护费用, 进而提高了道路运行的综合效益, 值得大力推广。
参考文献
[1]管旭日等.玻璃纤维土工格栅在旧路改造中的应用[J];甘肃科技, 2005年.
延安塑料土工格栅厂家 篇2
一、什么138是0538双向6956拉伸塑料土工格栅：
双向拉伸塑料土工格栅是以聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）为原料，经塑化挤出板材、冲孔、加热、纵向拉伸、横向拉伸而成。
二、双向拉伸塑料土工格栅有什么特性：
双向拉伸塑料土工格栅在纵向和横向上都具有很大的拉伸强度，这种结构在土壤中能够提供一个更为有效的力的承担和扩散的理想连锁系统，适应于大面积永久性承载的地基补强。
三、双向拉伸塑料土工格栅的工程应用：
适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强，大型机场、停车场、码头货场等永久性承载的地基补强。
1.增大路（地）基的承载力，延长路（地）基的使用寿命。
2.防止路（地）面塌陷或产生裂纹，保持地面美观整齐。
3.施工方便，省时，省力，缩短工期，减少维修费用。
4.防止涵洞产生裂纹。
5.增强土坡，防止水土流失。
6.减少垫层厚度，节约造价。
7.支撑边坡植草网垫的稳定性绿化环境。
8.可取代金属网，用于煤矿井下假顶网。
单向拉伸塑料土工格栅
一、什么是单向塑料土工格栅：
单向塑料土工格栅是以高密度聚乙烯（HDPE）为原材料，经挤出压成薄板再冲规则孔网，然后纵向拉伸而成的土工格栅。
二、单向塑料土工格栅有什么特性：
1、高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的抗拉强度和刚性，给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。
2、单向塑料土工格栅的突出优点是在长期持续载荷作用下变形（蠕变）的倾向很小，抗蠕变强度大大优于其它材料的土工格栅，对于提高工程使用寿命具有重要作用。
3、格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用，构成了一个高效的应力传递机构，使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去，从而实现降低局部破坏应力，提高工程使用寿命之目的。
三、单向塑料土工格栅的工程应用：
单向塑料土工格栅是一种高强度土工合成材料。广泛应用于堤坝、隧洞、码头、公路、铁路、建筑等领域。
四、单向塑料土工格栅其主要用途如下：
1.增强路基，可有效地分配扩散载荷，提高路基的稳定性和承载力，延长使用寿命；
2.可承受更大的交变载荷；
3.防止路基材料流失造成的路基变形、开裂； 单向塑料土工格栅
4.使挡土墙后的填土自承能力提高，减少挡土墙的土压力，节省费用，延长使用寿命，并降低维修费用；
5.结合喷锚混凝土施工方法进行边坡维护，不仅可节省30%—50%的投资，而且可以缩短工期一倍以上；
6.在公路的路基和面层中加入土工格栅，可以降低弯沉，减少车辙，推迟裂缝出现时间3—9倍，可减少结构层厚度达36%；
7.适用于各种土壤，无需异地取材，省工省时；
8.施工简单快捷，可大大降低施工成本。
2、铺设技术
①复合土工膜铺设和展开方向，由E向W或由W向E进行，每幅铺设长度中，包括两侧挡水墙高度一次完成。
②铺设顺序，自渠道轴线向S、N两侧推进。
③施工工序，先做湖底复合土工膜的砂浆保护层（20-30mm），再做与垂直挡水墙的粘贴。
④复合土工膜与挡水墙的粘贴工艺。将粘接剂涂刷在复合土工膜与挡墙的粘贴面上，干燥静置时间约5分钟，然后进行粘贴、挤压、佛平。粘接剂由沥青乳胶涂料、水泥、水拌合而成。粘贴完毕，在水位线以上钎钉锚固，并做防水、防腐处理。
六、质量验收
1、复合土工膜的材质与施工执行国家质量技术监督局发布的聚乙烯土工膜，复合土工膜国家标准。
2、施工质量验收，分为施工单位自检，承包单位抽检等内容。
3、焊接质量检验，采用“充气压力法”，破损修复用“目测法”，充气压力检测指标为0.06Mpa。
5、经编涤纶土工格栅用于铁道挡墙：土工格栅用于铁路边上的挡墙增强，例如火车站内用台和货台，可延长使用寿命，减少维修费用；
6、经编涤纶土工格栅用于加筋挡土墙：在公路旁边和垂直挡墙中加铺土工格栅，可提高挡墙的承载能力；
7、桥台地基一般很容易向下沉陷，出现跳车现象，在桥台地基下铺设土工格栅，可提高承载力，稳固桥台。
经编涤纶土工格栅施工方法：
土工格栅在路基工程中的应用 篇3
关键词：土工格栅 路基 填筑施工
0 引言
路基是按照路线的平面和纵断面要求和一定技术要求开挖或是填筑的土质或石质带状构造物，是道路的主要工程结构物。道路的结构形式和强度直接影响道路的使用品质。路基是道路工程的主体和基础，它和路面共同作用承受行车荷载和自然因素的作用。而路基病害的类型多种多样，产生原因也是错综复杂的，但是归根结底都是由于路基整体稳定性和强度不足造成的。因此，路基工程中的中心问题是路基的整体稳定性和路基的抗变形能力，后者直接影响路面使用性能和寿命，前者是保证行车的首要条件。路基即是线路的主体也是路面的基础，道路的使用品质受它质量好坏的直接影响。路基是暴露在大自然中，设置在地表，一般都要绵延百公里，甚至上千公里，而道路沿线水文、地质、地貌及气候条件多变，给路基建设带来了很大的挑战，在建设过程中，大量的土石方工程，也改变了沿线的自然状态，对道路通过区域生态平衡造成一定影响，因此要在施工中给予重视。
1 土工格栅
土工格栅（geogrid）是一种开孔的网格，这种网格通过定向拉伸而形成的平面网状，其特征是强度较高。制作土工格栅的原料多为聚丙烯、高密度聚乙烯，以及一些高分子聚合物，在这些材料中加入抗紫外线的辅助剂，经过一系列的热熔、挤出拉伸处理形成。在制造土工隔栅的过程中，通过定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向排列，在一定程度上增强了分子间的联结力。同其它土工合成材料相比，重量轻、抗拉强度高、变形小、延伸率低是土工格栅独特的优点，并且土工格栅在耐碱、耐酸、耐腐蚀和抗老化等方面也独具优势。
2 土工格栅的功能及特点
2.1 加筋作用。由于土工格栅在抗拉强度和张拉模量方面独具优势，凭借自身的物理特性土工格栅能将荷载和应力进行均匀的扩散。对沥青结构层来说，其徐变作用在一定程度上可以有效降低，进而防止沥青面层开裂；对软弱地基而言，可以大大减少作用于软基上的荷载压力。将土工格栅用于沥青面层中，因土工格栅具有分散压力的作用，在一定程度上减小面层的车辙深度。
2.2 土工格栅的抗拉强度在高摩阻力的作用下不断增强，一定程度上增强了网面层在结构层材料的剪切强度以及整体性。
2.3 抗变形作用。当局部不均匀的外力作用于土工格栅时，导致网孔在不同程度上发生变形，土工格栅凭借自身的特性能够将非均布荷载进行均匀传递。
2.4 压实作用。在形状方面，由于土工格栅约束层的网孔形状是相同的，不会影响上下层颗粒之间剪切阻力，并且格栅的刚度、网孔的嵌锁作用、抗拉强度三者之间相互作用，在一定程度上阻止了局部位移变形，巩固和强化了颗粒材料间的压实作用。
2.5 强度大，变形小、蠕变性小。这使得土工格栅能够应用到多种土壤环境中去，并且还能够满足高大挡土墙、桥台、陡坡的性能要求。
2.6 从土工格栅的铺设到搭接再到定位、平整不需耗费大量的人力物力就能够轻松完成。土工格栅不论是应用在道路工程还是铁路工程中，它的施工过程非常方便，操作简单，这就大大的缩短了工期，降低了费用成本。
2.7 土工格栅的力学性能非常高。虽然土工格栅重量很轻，但它的刚度和抗拉强度都很出色；而且它具有非常高的承载能力；在网孔与网孔之间存在嵌锁作用、咬合作用保证它有良好的稳定性，能够产生较大的摩擦力起到约束土壤侧向移动的作用。
2.8 老化速度慢，壽命长，具有耐酸、碱性，耐腐蚀性。对于塑料土工格栅来说，它具有良好的耐高温，耐低温的性能也非常优越，并且耐老化；耐腐蚀性，能够抵抗酸性、碱性物质的腐蚀。而玻璃格栅寿命在50-70年之间，具有熔点高的特性，并且整体性非常好。
由于土工格栅具备上述优势，被广泛应用于建筑工程、水利工程等领域，通常情况下，土工格栅作为加筋土结构中的筋材或土工复合材料的筋材等。
3 土工格栅的分类
3.1 根据原材料将土工格栅分为玻璃纤维类、塑料类以及涤纶纤维土工格栅等。
3.2 根据成型过程将土工格栅分为单向拉伸土工格栅和双向拉伸的土工格栅两种。经过纵向拉伸而形成的格栅构成单向土工格栅，对于单向土工格栅来说其单向抗拉强度较强；经过纵横两个方向拉伸而形成的格栅成为双向土工格栅，土工格栅的抗拉强度在两个方向都比较高，对于双向土工格栅来说，其网孔形状有矩形、菱形、六边形等，其强度也有所不同，网格尺寸也存在差异。
4 土工格栅在路基施工中的应用
土工格栅应用在路基中首先要确定设置土工格栅的部位，层数等。在设计时主要依据的思路是，先确定设置土工格栅的层面，之后根据土工格栅的力学性能确定设置的层数。例如在广元至巴中高速公路新建工程中，施工地形水田居多，内河网众多，很不利于路基的稳定。在利用土工格栅施工时，施工方将钢塑复合带格栅铺设在路基顶面以下20cm处，此时，土工格栅的设计结构和联合力以每延米横断裂荷载为20KN/m、以每延米纵断裂荷载为60KN/m为控制荷载进行设计。在设计土工格栅时要保证其具有足够的强度，对材料的顶破强度、握持抗拉强度、延伸率、刺破强度、撕裂强度等性能进行核算。
施工土工格栅的具体流程为：检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层路基土→碾压→检测。着重做好以下几方面的工作：
4.1 认真做好施工前的准备工作，首先就是要保证施工放样的准确无误。精确的施工放样有利于之后对路基宽度的控制以及保证合格的松铺厚度。为了施工放样的精准，可以利用标杆法沿纵、横方向每20m设置一根立杆。施工放样之后要对路基表面进行清理，清理路基范围内的杂草、树根、杂物、腐殖土、松软土等杂质，清理完毕之后对整个场地进行平整。在对基底土清理平整之后还要按照路基施工原则利用振动压路机或是重型轮胎压路机进行碾压夯实，要防止出现漏压的现象，并且保证碾压的质量达到合格，按照碾压原则“先轻后重，先静后振，先低后高，先慢后快，轮迹重叠”进行。
4.2 进行土工格栅的铺筑。在铺设土工格栅时要保证土工格栅平整、连续，不要出现凹凸不平、起皱折叠、扭曲不顺的情况。当碾压效果达到标准后，就能够进行下一步的土工格栅铺设了，铺筑土工格栅时主要有下列几步施工工序：首先是进行清理整平，之后进行铺筑施工，对铺筑了的土工格栅进行整平并进行固定，最后的工序就是要进行回填摊平的操作，再一次进行压实处理保证压实效果符合要求。除此之外还要注意铺设时搭接长度要严格遵守相关要求和规范中的规定，铺设是保证土工格栅的连续性，最少不小于20cm。当填方高度20cm以上时，每80cm就要铺设一层土工格栅；当填方高度在20m以下时，每40～50cm就要铺设一层土工格栅。铺设好一层土工格栅之后就要及时进行填土碾压，不要让土工格栅长期暴露在阳光下或是其他有腐蚀性环境下，这样会降低其使用性能。
4.3 对铺设好的土工格栅进行锚固。可以利用U型钉对铺设好了的土工格栅进行锚固处理，锚固时先锚固土工格栅的一端，再用横梁将土工格栅人工拉紧，不让其出现起皱现象。在斜坡上的土工格栅锚固时要留有一定的松弛度，防止石块引起土工格栅的变形过大。
5 结束语
将土工格栅应用于新建路面结构中，在一定程度上起到降低基层或面层的厚度、预防反射裂缝以及减少车辙的作用。将土工格栅设置在下部可以预防反射裂缝；将土工格栅铺设在沥青路面下面层上部可以降低温度裂缝；将土工格栅铺设在基层底部能够增加半刚性材料的整体的抗弯能力，延长基层的疲劳寿命。将土工格栅应用在道路改建过程中，可以提高路面的承载能力、减薄路面结构层的厚度、减小基层底面拉应力。在一定程度上，土工格栅能够有效抑制旧路裂缝的扩展、延长公路的使用寿命。但是，土工格栅在施工中铺设的方式，使用方式，以及土工格栅性能的检测方式等是新建路面、改建路面过程中需要解决的问题。
参考文献：
[1]李飞.谈土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中的应用[J].道路与交通工程，2012（3）.
[2]张君小.土工格栅在铁路高填方路基中的应用[J].甘肃科技，2011（6）.
玻璃纤维土工格栅 篇4
1、减缓反射裂缝
反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的, 它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移, 以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。前者导致接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力;后者则使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力。
由于土工格栅的模量很大, 达到67Gpa, 作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中, 其作用是抑制应力, 释放应变, 同时作为沥青混凝土加筋材料, 提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力, 从而达到减少裂缝的目的。实践表明, 一条改变了方向的水平裂缝的对应裂缝能量可从其起点移动0.6米, 1.5米以上宽度的加筋材料有助于确保能量在裂缝两侧完全消散。
2、抗疲劳开裂
在旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层, 其主要作用是提高路面的使用功能, 对承载作用则贡献不大, 加铺层下的刚性混凝土路面仍起关键的承载作用。而在旧沥青混凝土路面上进行沥青罩面则不同, 沥青加铺层将与旧沥青混凝土路面一起承载。因此, 在沥青混凝土路面上进行沥青罩面, 除了会出现反射裂缝, 同时还会因为荷载的长期作用而出现疲劳开裂。我们对旧沥青混凝土路面上的沥青加铺层受荷情况做受力分析:由于沥青罩面层下为与沥青罩面层同一性质的柔性面层, 当受到荷载作用时, 路表将发生弯沉。在直接与车轮接触的沥青罩面层受到压力, 在轮载边缘以外的区域, 面层受到拉力作用, 由于两处受力区域所受力性质不同, 而又彼此紧靠, 因此在两块受力区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下, 发生疲劳开裂。
土工布在沥青罩面层中, 能够将上述的压应力与拉应力分散, 在两块受力区域之间形成缓冲带, 在这里应力逐步变化而不是突变, 减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。同时土工布的低延伸率减小了路面的弯沉量, 保证了路面不会发生过渡变形。
3、耐高温车辙
沥青混凝土在高温时具有流变性, 具体表现在:夏季沥青道路面层发软、发粘;在车辆荷载作用下, 受力区域产生凹陷, 车辆荷载撤除后沥青面层无法完全恢复至受荷前的状况, 即产生了塑性变形;在车辆的反复碾压的作用下塑性变形不断积累, 形成车辙。我们对沥青面层结构进行分析后, 可以知道由于高温下沥青混凝土具有流变性, 而在受到荷载时, 面层中没有任何可以约束沥青混凝土中集料运动的机制, 造成沥青面层的推移, 这就是形成车辙的主要原因。
在沥青罩面层中使用土工布, 其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅间, 形成复合力学嵌锁体系, 限制集料运动, 增加了沥青罩面层中的横向约束力, 沥青面层中各部分彼此牵制, 防止了沥青面层的推移, 从而起到抵抗车辙的作用。
4、抗低温收缩开裂
严寒地区的沥青道路, 冬季面层温度接近于气温, 在这样的温度条件下, 沥青混凝土遇冷收缩, 产生拉应力。当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时, 产生裂纹, 在裂纹集中的地方产生裂缝, 形成病害。从裂纹的成因看, 如何使沥青混凝土强度抵抗住拉应力是解决问题的关键。
土工布在沥青罩面层中的应用, 使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高, 可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。另外, 即使因为局部区域产生裂纹, 使裂纹发生处的应力过于集中, 但经土工布的传递而逐渐消失, 裂纹不再会发展成裂缝。在选用土工布时, 除其性能指标应符合上表规定之外, 还应特别注意保证其幅宽不小于1.5m, 以满足其作为控制反射裂缝夹层时有足够的横截面积来充分消散裂缝能量;同时, 其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料最大粒径的0.5~1.0倍, 这样有助于达到最佳剪切胶粘性, 促进集料嵌锁与限制。
5、主要用途
(1) 旧沥青砼路面, 加筋增强沥青面层, 防治病害。
(2) 水泥砼路面改建复合式路面, 抑制板块收缩等引起反射裂缝。
(3) 道路拓改工程, 防治新老结合部及不均匀沉降而造成裂纹。
(4) 软土基加筋处理, 利于软土析水固结, 有效抑制沉降, 均匀应力分布, 增强路基整体强度。
(5) 新建道路半钢性基层产生收缩裂缝, 加筋增强防止基础裂纹反射而引起的路面裂缝。
土工布近段时间来发展迅速, 并广泛应用于沥青路面, 尤其是用在沥青罩面层用来减缓反射裂缝。加拿大AM大学的Texas交通学院用其特有的罩面试验仪对土工布加筋罩面做了大量的模拟温度循环效果的疲劳试验, 试验表明, 加筋的沥青试件其抗裂能力要比未加筋的试件高二倍以上。
在一些发达国家, 如德国、美国、加拿大、澳大利亚及日本等, 玻纤格栅的应用已有十多年时间, 在高等级公路、市政道路及机场道面等要求较高的领域应用相当广泛, 对其作用机理也作了大量系统研究, 制定了一些相应的设计应用规范。
在我国, 土工布的应用相对较晚, 1995~1996年的沪宁高速公路建设率先采用土工布用于沥青路面中防止面基层裂缝而引起的沥青面层反射裂缝的产生, 经多年来的观察, 效果明显, 故在1997年至2002年沪宁高速公路的维修工程中, 仍采用土工布, 用于原路面洗刨后的新罩面层中, 以增强罩面层强度, 防止反射裂缝产生。
6、特点
产品有强度高、伸长率低、耐高温、模量高、重量轻、韧性好、耐腐蚀、寿命长等特点, 可广泛应用于旧的水泥路面、机场跑道的维修、堤坝、河岸、边坡防护、道桥路面增强处理等工程领域, 可给路面增强、补强, 防止路面车辙疲劳裂纹, 热冷伸缩裂纹和下面的反射裂纹, 并能将路面承载应力分散, 延长路面使用寿命, 高抗拉强度低延伸率, 无长期蠕变, 物理化学稳定性好, 热稳定性好, 抗疲劳开裂, 耐高温车辙, 抗低温缩裂, 延缓减少反射裂缝。
玻璃纤维土工格栅 篇5
1 旧水泥混凝土路面加铺沥青混土面层后容易出现的病害
1.1 反射裂缝的病害
旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层, 由于接缝和旧路的裂缝的存在, 经过一段时间的交通载荷 (车辆轮胎压力) 及热载荷 (膨胀和收缩) 的作用, 加铺的沥青混凝土层内无法承受因底层 (旧面层) 移动而产生的剪切应力和拉伸应力, 出现反射裂缝。
1.2 公交站台处出现搓板、车辙的病害
在公交站台处由于公交车的制动和启动的位置相对固定, 对道路产生动态载荷加压和减压不断循环, 面层受到水平拉力作用, 容易发生疲劳开裂和塑性变形, 产生搓板及车辙现象的发生。
由于南昌市的雨水丰沛且集中, 路面的积水通过这些裂缝渗透到沥青混凝土层与水泥混凝土之间, 下层水泥混凝土层几乎不透水, 渗透的水无法排涂, 特别是在夏季, 温水加剧了沥青膜的剥离, 通过载荷的作用, 造成路面松散破坏。
1.3 处治方法
综合分析病害产生的原因, 主要由载荷作用引起, 应采用降低基层裂缝处板边弯沉量和弯沉差、增加加铺沥青混凝土层弯拉强度和剪切强度的措施。针对这些情况, 在查阅大量资料、进行理论分析和论证的基础上, 南昌市从2001年下半年开始决定在旧水泥混凝土路面上布置玻璃纤维土工格栅层, 其上再铺筑沥青混凝土面层。这样铺筑的路面对防止基层裂缝反射、减少路面搓板和车辙、延长城市道路寿命具有显著效果。
2 玻璃纤维土工格栅的特性和作用机理
2.l特性
2.1.1环保要求
产品是由硅制成的天然产品, 抗腐蚀、耐磨损, 易于回收再利用, 为环保型产品。
2.1.2抗拉强度
玻璃纤维强度/重量比要比钢大, 在20℃时其弹性模量与沥青混凝土弹性模量比高达20∶1, 为防止反射裂缝提供了足够的强度。
2.1.3延长率低
玻璃纤维土工格栅的应力应变图实际上近似垂直直线, 这表明该材料具有很高的抗变形能力, 断裂时其延长率小于4%。
2.1.4长期蠕变性
在长期荷载的情况下, 玻璃纤维不发生蠕变性, 这保证了产品的长期性能。
2.1.5与路面混合料具有良好的相容性
玻璃纤维土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的, 与沥青具有很高的相容性, 确保了格栅不会与沥青混合料产生隔离, 而是牢固地结合在一起。
2.1.6耐高低温
玻璃纤维的熔点是1000℃以上, 对160℃热铺沥青不受任何影响, 其他材料的弹性模量均受温度影响。同时, 它的耐低温性能也很好, 在一1OO℃时亦不受任何影响。
2.1.7耐腐蚀性能强
玻璃纤维土工格栅经表面特殊处理后, 能防止各类物理磨蚀化学侵蚀和气候变化.使用寿命长久。
2.1.8嵌锁与限制作用
沥青混凝土集料穿过土工格栅结构, 形成了一个复合的力学嵌锁体系, 限制阻碍了集料的运动, 沥青混合料可以得到更好的压实、更大的承载能力, 并能提高载荷传递性能, 减少变形, 将其变为一整体结构, 具有优良的结构强度, 在道路罩面中起到了骨架作用。
另外, 玻璃纤维土工格栅还便于施工。
2.2 作用机理
2.2.1 抗疲劳开裂
玻璃纤维土工格栅在沥青面层的下面层中, 能够将车辆对路面产生的压应力和拉应力分散, 在两块受力区域之间形成缓冲带, 应力逐步变化而不是突变, 减少了应力突变对沥青面层的破坏.同时, 它的低延长率减小了路面的弯沉量, 保证了路面不会发生过度变形。
2.2.2 耐高温车辙
使用玻璃纤维土工格栅, 利用其嵌锁与限制作用, 增加了沥青面层中的横向约束力, 加强了各部分彼此牵制, 防止了沥青面层的推移, 从而起到抵抗车辙的作用。
2.2.3 延缓减少反射裂缝
在沥青混凝土面层下加铺玻璃纤维土工格栅夹层, 抑制由于交通荷载引起的剪切或拉伸应力, 释放应变, 达到延缓减少裂缝的目的.一条裂缝的对应能量范围达0.6m, 只有铺设宽度在1.5m以上的玻璃纤维土工格栅才能确保能量在裂缝两侧完全消散, 否则会在格栅的边缘产生新的裂缝.因此, 在施工中铺设格栅的面积应足够宽, 必须超过裂缝的应力能的极限。
3 玻璃纤维土工格栅铺设方法及注意事项
3.l路面条件
(1) 路改造在铺设格栅之前要进行脱空处理, 如:补坑、灌缝、找平等修补工作。 (2) 路面必须清扫干净。
3.2 喷洒黏层油
(1) 为了使铺设的玻璃纤维土工格栅与原路面保持良好的黏结, 且满足机械化摊链铺设格栅之前喷洒黏层油。 (2) 作黏层油的沥青采用快裂的洒布型乳化沥青, 用量一般为0.4~0.6kg/m2。 (3) 洒黏层油后, 待乳化沥青破乳时, 开始进行格栅的铺设。
3.3 玻璃纤维土工格栅的铺设
(1) 通常采用锚固法, 将格栅纵定, 每段长度为2m~5m。对于水泥滩缩缝间距分段, 钢钉位置设于接缝间距分段, 钢钉位置设于接缝处。 (2) 格栅搭接距离为:纵向接头以上, 横向搭接距离10cm以上。 (3) 固定时不能将钉子钉于玻璃纤维上也不能用锤子直接敲击玻璃纤维。 (4) 格栅铺设固定完毕后, 再用轻型胶轮压路机适度碾压稳定, 严格控制车辆出入, 运送沥青混合料的车辆在格栅层上禁止急转向、急刹车, 以防止对玻璃纤维土格栅的损伤或破坏。
4 经济效益分析
按南昌市目前旧路改造的做法混凝土路面 (6cm~8cm) 造价需48~64元, 一般情况下, 城市道路正常使用寿命为10年, 每年每平方平均数为4.8~6.4元。加铺了玻璃纤维土工格栅后造价需58~74元, 寿命为15年;每年每平方米平均数为3.9~4.9元.可节约经费13.5~22.5元/平方米。除此之外, 还可节约一半的道路维修费。可见, 使用玻璃纤维土工格栅可达到节约城市道路投资的目的。
5 结语
玻璃纤维土工格栅 篇6
1 玻璃纤维土工格栅防止反射裂缝的机理
1.1 反射裂缝产生的机理及防治
反射裂缝是指下层混凝土板的接缝或裂缝,由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用,在加铺层的相应位置上产生裂缝。国外研究表明:行车荷载和温度变化是引起旧水泥混凝土路面的沥青加铺层产生反射裂缝的主要原因。行车荷载主要使下层路面结构在接缝两侧产生竖向位移,引起剪切型反射裂缝,温度变化主要使路面结构在接缝两侧产生水平位移,引起张拉型反射裂缝,水泥混凝土板产生的水平位移,使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力,当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,即出现开裂。在温度、湿度应力和车辆荷载的综合作用下,裂缝不断向上发展,反射到加铺层表面。因此,需要对沥青混凝土面层反射裂缝进行综合防治。
根据反射裂缝产生的机理,主要应从结构和材料两方面考虑防治的措施。加铺层面层厚度应保证超过10cm,可有效防止受拉疲劳产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。但单纯依靠增加加铺层厚度有其弊端,一方面增加加铺层厚度受到路面标高的限制,再有增加路面造价,而且在夏季高温的情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙,也就失去了由于旧水泥混凝土板作为基层所产生的强基薄面的优势,因而这一方法不可取。材料中适当增加沥青用量,减小混合料空隙率,可延缓裂缝的扩展。设计采用应力吸收层,可用APP改性沥青油毡、铺设玻璃纤维土工格栅加强混凝土的抵抗差动位移(剪切位移)的能力。铺设玻纤格栅是国内外公认的可用于减少沥青路面反射裂缝的技术措施[3]。
1.2 玻纤格栅防止反射裂缝的机理
玻璃纤维土工格栅是以无碱玻璃纤维网布为基材经表面涂覆处理而成的半刚性制品,是一种增强道路路面性能的新型优良土工基材。玻璃纤维的主要成分属硅酸盐,是一种理化性能极其稳定的材料。它具有很高的耐热性和优异的耐寒性(一般工作温度为-100～280℃),强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀、膨胀系数低、尺寸稳定性好等特点。经表面改性并涂覆处理后,改变了玻璃纤维的表面性能,提高了其与沥青的复合性能,极大提高了该基材的耐磨性及抗剪切能力[4]。
(1)高抗拉强度、低延伸率:玻纤格栅是以玻璃纤维为原料,而玻璃纤维的强度较高,超过了其它纤维和金属。同时它的模量很高,具有很高的抗变形能力,断裂延伸率小于3%。
(2)无长期蠕变:作为增强材料,具备在长期荷载的情况下抵抗变形能力即抗蠕变性是极为重要的,玻璃纤维不会发生蠕变,这保证产品能够长期保持性能。
(3)热稳定性:玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上,这确保了玻纤格栅在摊铺作业中承受的稳定性。
(4)与沥青混合的相容性:玻纤格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的,每根纤维都被充分涂覆,与沥青具有很高的相容性,从而确保了玻纤格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离,而是牢固的结合在一起。
(5)优良的物理化学稳定性和耐老化性:经过特殊后处理剂进行涂覆处理,玻纤格栅能够抵抗各类物理磨损的化学侵蚀,还能抵御生物侵蚀和气候变化,保证其性能不受影响。
(6)集料嵌锁和限制:由于玻纤格栅是网状结构,沥青混凝土中的集料可以贯穿其中,这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动,使沥青混合料在受荷的情况下能够达到更好的压实状态,更高的承重能力,更好的荷载传递性能及较小的变形。
(7)良好的耐折性:经表面处理的玻纤土工格栅具有较好的耐疲劳性和耐折性,耐折次数达2～3万次。
玻纤格栅在沥青罩面层中的应用,使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高,可以抵抗住较大的拉应力而不致发生破坏。另外,即使因为局部区域产生裂纹,使裂纹发生处的应力过于集中,但经玻纤格栅的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝。
2 工程应用实例
本研究主要从工程应用实际出发,将成果应用于某国道连接线改造工程中。其中K 309+200～K 329+900段由于交通量大,排水不畅,损坏严重,已严重影响使用功能。经多方案比较,决定采用在旧水泥混凝土路面上加铺沥青玛蹄脂碎石(SMA)路面,并对部分板块修复压浆。图1～图4为研究路段主要病害的实拍照片。
2.1 加铺层的结构设计方案
在详细调查路面损坏情况及病害形成原因的基础上,以国家有关规范和规程为依据,通过反复的研究和技术经济比较,结合本地碎石材料较丰富的情况,采用改性沥青玛蹄脂碎石混合料作为旧路面上的沥青加铺层,具体采用表1所述的三层式路面结构。
从以上的路面结构层可以看出:设置1～2cm的沥青砂调平层,以恢复路拱和路面平整度;在面层中间铺设玻璃纤维土工格栅,一方面玻纤格栅可以作为应力消减夹层,延缓反射裂缝的产生,另一方面沥青面层的下半部分可作为裂缝缓冲层,在一定程度上可满足防裂的需要[5];设置粘层可加强各层之间的层间结合力。
2.2 铺设玻纤格栅
由于沥青混合料的摊铺温度多在130～200℃之间,玻纤格栅除满足一般技术要求外,还应具有优良的耐腐蚀性能和耐高温性能,否则高温下熔于沥青面层中玻纤格栅功能将大大减弱,甚至没有效果。
2.2.1 玻纤格栅性能指标
玻纤格栅的产品规格及产品代号应符合建材行业标准《玻纤格栅土工格栅第1部分沥青路面用玻璃纤维土工格栅》JC 839.1-1998的规定。
玻纤格栅应采用无碱玻璃纤维,其碱金属氧化物的含量不大于0.8%。玻纤格栅性能指标应符合表2规定。
在选用玻纤格栅时,除其性能指标应符合表2规定之外,还应特别注意保证其幅宽不小于1.5m,以满足其作为控制反射裂缝夹层时有足够的横截面积来充分消散能量;同时,其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料最大粒径的0.5～1.0倍,这样有助于达到最佳剪切胶粘性,促进集料嵌锁与限制[6]。
2.2.2 玻纤格栅铺设施工技术
玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关,在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净,使铺设表面清洁干燥。玻纤格栅上感压式背腹属水溶性物质,如路面有水迹时,应待路面干燥后再进行铺设。铺设格栅之前需洒粘层油,粘层油使用乳化沥青,需在完全破乳干净后铺设格栅。一般用量为0.4kg/m 2,洒布采用专用沥青洒布车进行,要求洒布均匀,无漏洒。
目前常用的玻璃纤维土工格栅有自粘胶和不带自粘胶两种。本工程中选用自粘胶,故采用直铺法(不带自粘胶的可采用钢钉固定法)。直铺法可分为机械铺设和人工铺设。工程中采用人工铺设。具体施工工艺为:施工人员戴上手套将有玻璃纤维土工格栅的滚筒放置于两斗车中间(施工人员施工起来省力),从滚筒上拉下玻璃纤维土工格栅并让有粘性的一面向下放在路面上,施工人员按需要的长度用刀将其割断,然后将玻璃纤维土工格栅纵向展开拉紧,铺设完后采用胶轮压路机碾压。铺设玻璃纤维土工格栅重叠搭接时,横向搭接不小于55mm,纵向不小于150mm。图5为工人铺设玻纤格栅时实拍照片。
2.2.3 施工注意事项
(1)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。
(2)玻纤格栅背胶易溶于水,雨天或路面潮湿时不得施工。
(2)格栅铺设时,要求路面温度为5～60℃。
(4)全幅铺设土工格栅时,一定要注意施工沥青面层时车辆对格栅的破坏,建议在土工格栅铺设完成后洒适量的瓜米石,防止土工格栅粘轮卷曲。
2.2.4 施工质量检验
(1)检查外观:玻纤格栅应无翘曲、褶皱、不平顺等,并且无损坏断丝现象。
(2)玻纤土工格栅的质量应符合设计要求,在平整的下承层按设计要求铺设,按设计要求张拉,紧粘下承层。格栅间的搭接方向、搭接长度及宽度应符合设计要求。
3 应用效果评价
经过一年多的通车运营,全段沥青面层未出现反射裂缝及车辙现象,使用性能良好,效果较为理想。
4 结论
沥青加铺层设计中考虑的主要因素是旧水泥路面的结构强度和反射裂缝的防治。加铺玻纤格栅显著地提高了路面结构的抗拉、抗剪和抗弯拉强度,提高了沥青面层的高温抗车辙能力,有效延缓反射裂缝的产生和抑制它的进一步扩展,延长路面使用寿命,尤其是用于沥青罩面层用来减缓反射裂缝。加拿大AM大学的Texas交通学院用其特有的罩面试验仪对玻纤格栅加筋罩面做了大量的模拟温度循环效果的疲劳试验,试验表明,加筋的沥青试件其抗裂能力要比未加筋的试件高二倍以上。澳大利亚新南威尔士州伍伦贡市政局曾对玻纤格栅、聚丙烯格栅、土工织物及厚沥青混凝土罩面层等控制反射裂缝的产品进行了现场对比试验,结论是玻纤格栅铺设方便,控制反射裂缝效果最为显著,且造价适中,因而建议推广应用。
摘要：介绍了玻璃纤维土工格栅防止反射裂缝的机理及施工工艺。
关键词：玻璃纤维土工格栅,沥青加铺层,反射裂缝
参考文献
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[8]蔡喜棉.旧水泥混凝土路面上罩面[J].华东公路,2001,(1).
新型土工格栅水上铺设设备简介 篇7
1 结构和工作原理
图1为土工格栅铺水上铺设装置结构原理图。由图1可知, 土工格栅水上铺设装置主要有支架、卷栅机构、驱动机构、提升机构。支架主要由两座对称布置的臂架1和支座7组成, 臂架为滚筒和提升机构起支撑作用, 支座的作用为滚筒的滚轴提供支撑。提升机构主要由上滑轮组2和下滑轮组3组成, 提升卷扬机提供的动力通过上、下滑轮组传递到滚筒。卷栅机构由格栅滚筒4和滚筒轴5组成。驱动装置由链轮6和后方提供动力的减速机、电机等组成, 主要为设备提供卷栅动力。
1.1 格栅绑扎与卷栅作业
格栅绑扎由人工在甲板上完成, 绑扎宽度由滚筒的长度决定。绑扎长度通常由驱动机构的驱动力和最佳铺设长度有关。人工将格栅在平板驳甲板处摊平绑扎在一起, 格栅端部与滚筒之间的挂鼻连接。开动驱动电机, 通过减速机、链传动机构, 驱动滚筒旋转将格栅卷入滚筒, 做好格栅入水前的准备工作。
1.2 格栅入水与滚筒就位
格栅卷筒完成后, 在尾部安装拖锚, 拖锚和格栅尾部通过丙纶绳联接。开动卷扬机, 使上、下滑轮组受力格栅滚筒上升从而使滚筒主轴从支座处脱离, 由于受到重力作用滚筒将回到竖直状态。主轴脱离前应将链传动机构的链条拆除以免造成对滚筒的运动干涉, 并且滚筒的脱离最好设置约束, 以免脱离和摆正的过程过于迅速激烈不易控制。卷扬机上拉使滚筒摆正后恰好使卷好后的格栅外沿能够脱离船体以免对船体边侧造成干涉, 这与臂架的设计倾角也非常相关。滚筒摆正后平板驳定位到铺设位置, 卷扬机下放滚筒到基床面, 完成滚筒的入水就位。
1.吊装支架;2.上滑轮组;3.下滑轮组及吊轴装置;4.格栅滚筒;5.滚筒主轴;6.驱动链轮;7.主轴支座
1.3 布放拖锚与移船铺设
滚筒就位后布放拖锚, 拖锚是一种类似于船锚的小型锚具, 通过绳索与格栅尾部相连。拖锚的作用主要是定位格栅, 并在船舶移位后用提供对滚筒的旋转后拉力, 从而使格栅从滚筒上展开, 完成格栅的逐步铺设。在铺设的过程中后方铺设完成的格栅应逐步用石块压实, 以免长距离的铺设拉力不够造成的格栅漂浮。当一次石块压实后拖锚的作用也将由后方的石块取代, 脱锚可以通过预先设置的锚漂进行回收并重复利用。船舶的移船铺设过程应该缓慢持续, 从而形成良好的铺设质量。当铺设过程滚筒遇到基底大块石时, 可通过提升装置将滚筒适当提起, 从而越过块石继续铺设。
1.4 格栅脱滚与滚筒归位
格栅全部展开后, 受到船舶前移和格栅反拉力的作用, 格栅头部与滚筒之间的联接会受力脱落, 从而完成格栅的脱滚。通过铺设距离测定格栅脱滚位置, 格栅脱滚后通过提升装置将滚筒提升的适当位置。通过约束装置对滚筒施加一个向内侧的拉力, 并适当的通过提升装置调节滚筒的高度。使滚筒的滚筒主轴重新回到支座上。从而完成了一次完整的格栅铺设作业。
2 装置的改进和优化
该格栅水上铺设装置虽然较当前较为常用的人工铺设较为先进, 但仍然存在一些需要后期改进的地方。格栅的绑扎与排列仍需通过人工作业的方式来完成, 并没有实现绑扎过程的全部机械化。提升机构两座卷扬提升装置的测量同步应该进一步优化, 避免出现较大程度的步差。格栅的压实必须通过后方的抛石船辅助作业, 无疑增加了作业成本, 需进行同船作业的进一步优化。卷格栅作业必须由专人进行近格栅幅度和速度的调节, 控制系统还要进行细致的调整。
摘要：介绍一种新型的土工格栅水上铺设设备。该设备通常装设于平板驳甲板一侧, 能够有效的提高土工格栅的水上铺设质量和铺设效率。对设备的结构组成和工作原理进行简单的介绍, 对系统的特点和优越性进行阐述。该装置主要由支架、滚筒、驱动机构、提升机构等部分组成。
关键词：土工格栅铺设,格栅铺设设备,水上铺设
参考文献
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[3]安琦, 机械设计, 上海:华东理工大学出版社, 2009.
路肩土工格栅加筋挡墙的设计方法 篇8
关键词：土工格栅,设计,加筋挡墙,地质条件,稳定性
我国加筋土技术的发展和应用是在20世纪70年代末开始的。随后这项技术便在公路、铁路、水运、煤炭、林业、水利及工民建等各个行业和部门得到迅速发展和推广应用。由于其与传统的混凝土挡墙相比具有施工快、对地基适应能力强、造型美观、经济和社会效益显著等特点, 近年来被广泛应用于铁路建设中。
1 工程应用
1.1 地质条件
本段加筋土挡墙位于精伊霍铁路DK305+050～DK306+115, 工点长度为978 m。设计墙高3 m～6 m, 墙址高程与灌溉渠顶高程基本相平。位于山前冲洪积平原区, 地形平坦、开阔, 地势北高南低, 地表多为农田。出露地层为第四系全新统、更新统冲、洪积砂质黄土及粘质黄土, 局部夹有中砂层。砂质黄土位于地表, 厚1 m～5 m, 土质较均匀, Ⅱ级普通土, 地基承载力为100 kPa。粘质黄土下伏于砂质黄土, 厚度大于5 m, 软塑, Ⅱ级普通土, 地基承载力为100 kPa。中砂呈透镜体状分布于黄土之下, 厚度1 m～3 m, 稍密～中密, 饱和, 地基承载力为250 kPa。
工点范围内地下水水位埋深3.0 m～7.0 m。地震动峰值加速度为0.15g, 最大冻结深度为105 cm。
1.2 加筋挡土墙设计
1.2.1 方案确定
路基左侧有一水渠, 此渠为当地重要灌溉干渠, 水渠左侧为水浇地, 改渠工程量较大, 且占用大量良田。由于线路距离水渠过近, 且地基承载力较低, 为了路基坡脚不占压水渠, 同时保证路堤的稳定, 通过投资、施工方案、工程效果等多方面比较, 确定于线路左侧设加筋土挡土墙进行收坡。
1.2.2 主要技术指标
1) 填料为砂性土, 容重γ=19.8
kN/m3, 最优含水量为11.5%, 粘聚力c=10 kPa, 内摩擦角φ=35°。
2) 加筋材料采用高密度聚乙烯单向土工格栅, 材料技术指标:
3 m以下部分采用型号EG120R, 其质控抗拉强度不小于120 kN/m, 2%应变时强度不小于38 kN/m, 长期蠕变强度不小于47 kN/m;3 m以上部分采用型号EG80R, 其质控抗拉强度不小于80 kN/m, 2%应变时强度不小于23.7 kN/m, 长期蠕变强度不小于32 kN/m。铺设方法见图1。
3) 加筋墙体高3
m～6 m, 墙面采用C20矩形混凝土预制块砌筑, 列车和轨道荷载换算土柱γ=19 kN/m3, 高3.1 m, 宽3.7 m, 荷载强度为59.7 kPa。
1.2.3 土工格栅加筋土挡墙稳定性检算
1) 内部稳定性检算。
国内外的众多研究表明, 当加筋土破坏时, 筋材会延长并在与破裂面相交处变形, 这时土工格栅的强度才能得到充分发挥。其破裂面是接近锲体平衡分析法中Rankine理论的破裂面。
在填料自重下水平土压力为:
σhi1=Ka·γ·hi (1)
Ka=tan2 (45°+φ/2) (2)
式中:Ka——主动土压力系数;
γ——填料的容重;
hi——墙顶填土离第i层墙面板中的高度, m;
φ——加筋土填料的综合内摩擦角。
在上部荷载下水平土压力的计算:
式中:h0——荷载换算土柱高度, m;
l0——荷载分布宽度, m。
故单位墙宽内每层筋材的最大拉力Tmax:
Tmax= (σhi1+σhi2) ·SY (4)
式中:SY——加筋层的垂直间距, m。
为避免筋材被拉断, 需满足:
Tmax≤Ta (5)
式中:Ta——加筋材料设计容许抗拉强度。
式中:FiD——铺设时机械破坏影响系数;
FcR——材料蠕变影响系数;
FcD——化学剂破坏影响系数;
FbD——生物破坏影响系数;
T——由加筋材料拉伸实验测得的极限抗拉强度。
根据填土与筋材间的摩阻力可按下式计算出单位宽度筋材的容许拉力F:
F=f·α·σv·Le·C (7)
式中:f——拉拔阻力系数, 一般按2/3tanφ计算;
α——尺寸效应修正系数, 土工合成材料通常为0.6～1.0;
σv——填土和加筋界面的有效垂直应力;
Le——滑裂面后土体中筋材的锚固长度;
C——筋材的名义周面积系数, 一般取2。
按照拔出稳定性要求:
Kf=F/Tmax≥2.0 (8)
由式 (5) , 式 (7) , 式 (8) 可得出:
对水平回填土的加筋挡土墙, 活动区内的加筋长度为:
La= (H-h) tan (45°-φ/2) (10)
式中:h——墙顶到加筋层的深度。
综上所述, 内部稳定性所需土工格栅总长度为:
L=Le+La (11)
2) 外部稳定性检算。
加筋土挡墙的外部稳定性主要包含整体稳定性、滑动稳定性、倾覆稳定性、地基承载力检算几个大的方面, 检算原理与一般混凝土挡土墙相同或相近。
2 加筋土挡墙的优越性
1) 经济效益显著。
经测算, 本段路基加筋土挡墙总造价与传统的重力式片石混凝土挡墙相比, 节省造价约20%～65%, 大大降低了工程总造价, 经济效益显著。挡墙越高, 节约的工程造价越多, 其经济效益越显著。
2) 节约占地、生态环保、造型美观。
本段设计采用加筋土挡墙, 节约用地约15亩。传统的重力式片石混凝土挡土墙造价高、施工不方便, 软土地基砌体较大, 采石对生态环境造成较大破坏;而加筋土挡墙墙面较直, 减少工程征地面积和路基填方数量, 避免因取土造成植被破坏和水土流失, 从而起到保护生态环境的作用。
3) 适用面广。
由于加筋土挡墙与传统的混凝土挡土墙相比较是相对柔性的结构体, 能较好地适应地基变形, 有效避免开挖深基础, 对基底进行局部换填就可满足承载力要求, 故其适用范围较广。
4) 干扰小、工期短、施工质量易控制。
由于加筋土挡墙的面板可预制、加筋带由生产厂家直接供货, 施工现场只需进行装配式的施工, 方法简便快捷, 干扰少, 可全天候作业, 控制、检测程序简单, 可以大大缩短工期, 提高工程效益。
3 结语
从近年加筋土挡墙的实践来看, 加筋土挡墙的垂直布置, 一方面可以减少占地面积, 另一方面在不容许开挖地段可以修建加筋土挡墙工程, 这对靠近河道、公路、水渠和地价较昂贵地区修建的铁路有着显著的经济效益。
参考文献
[1]TB10118-2006 J532-2006, 铁路路基土工合成材料应用设计规范[S].
[2]何光春.加筋土工程设计与施工[M].北京:人民交通出版社, 2000:19-20.
玻璃纤维土工格栅 篇9
当前, 我国许多机场的道面系统均已达到了其设计使用年限, 需要进行大规模的道面沥青混凝土盖被施工, 俗称“白改黑”。然而, 盖被施工存在一个致命的缺陷, 即盖被层极易出现由于下层道面接 (裂) 缝处的竖向和水平位移所致的反射裂缝。反射裂缝易导致沥青混凝土面层的开裂和剥落, 使表面水下渗, 软化基础, 造成道面破坏。因此, 本文针对当前较为先进的盖被层加铺玻璃纤维土工格栅来解决盖被层反射裂缝的方法, 建立模型试验分析玻璃纤维土工格栅在防治反射裂缝方面的作用机理与优异性能, 指导实践。
1 试验设计
为对玻璃纤维土工格栅在防治反射裂缝方面的性能进行定性与定量的评价, 本文根据反射裂缝的成因即道面下部接 (裂) 缝处的竖向和水平位移进行试验设计, 通过模型试验对其进行测试。试验主要分两部分进行:一是室内反射裂缝疲劳试验, 主要用来测试玻璃纤维土工格栅在防治由于水平位移所致的反射裂缝方面的性能;二是车辙试验, 主要用来测试玻璃纤维土工格栅在防治由于竖向位移所致的反射裂缝方面的性能。
1.1 试验材料
1.1.1 沥青混合料
根据《公路工程沥青路面施工技术规范》 (JT-GF40-2004) 对沥青混合料的配料要求及试验目的, 确定试验用沥青采用胜利油田产AH-90, 其技术指标见表1。
试验用矿质混合料包括粗集料 (碎石) 、细集料 (石屑、砂) 和矿粉。本试验集料颗粒级配与用量根据《公路工程沥青路面施工技术规范》 (JTGF40-2004) 对沥青混合料的配料要求和试验目的加以确定, 集料颗粒级配见表2, 试验用沥青与集料用量的质量百分比见表3。
1.1.2 塑料土工格栅
塑料土工格栅选用山东省肥城市联谊工程塑料有限公司生产的TGSG50-50型塑料土工格栅, 该型号格栅的详细参数见表4。
1.1.3 玻璃纤维土工格栅
玻璃纤维土工格栅选用山东省肥城市联谊工程塑料有限公司生产的TGS-B-50-50型普通玻璃纤维土工格栅, 该型号格栅的详细参数见表5。
1.2 反射裂缝疲劳试验
为在较短时间内研究因盖被层下结构水平位移引起的沥青混凝土盖被层反射裂缝产生和发展过程, 比较分析不设加铺层与加铺塑料土工格栅、玻璃纤维土工格栅应力消散层对防治因盖被层下结构水平位移引起的反射裂缝的效果, 在自制的反射裂缝疲劳试验台上进行相似模型对比试验。
反射裂缝疲劳试验台的构造示意图如图1所示。图中A, B两板是现浇水泥混凝土板, 用来模拟机场旧水泥混凝土道面板。为使试验简单易行, 试验设计对道面进行等比例缩小, 取相似比1/5, 确定模型尺寸为1 000 mm×1 000 mm。其中A板为固定板, B板为活动板, 通过动力装置驱动在水平方向来回移动。两板间接缝μ用来模拟旧道面系统的接缝或裂缝。在A、B板面上实铺相似比厚度即5 cm厚的沥青混凝土盖被层C, 并压实成型。在盖被时第一组不加铺土工格栅, 第二组加铺塑料土工格栅, 第三组加铺玻璃纤维土工格栅, 试验设计土工格栅满铺, 加铺于旧水泥混凝土道面与盖被层交接处, 按规定要求制备试件。试验时在B板上施加水平方向的等幅交变荷载P, 使裂缝按一定的频率和水平位移张开、闭合, 以模拟温度变化等因素产生的水平相对位移, 分析疲劳载荷下的结构性能。
试验开始时, 先将两块水泥混凝土道面板间缝隙调至最小, 在第二、三水泥混凝土道面上均匀涂刷乳化沥青粘层油并均匀铺设塑料、玻璃纤维土工格栅, 之后在其上加铺5 cm厚的沥青混凝土盖被层按标准施工工艺压实整平。待结构层冷却至常温后, 按试验设计的加载幅度和频率进行疲劳试验并统计记录试验数据。本试验选定水平位移μ为0.75 mm, 移动频率为3次/min, 记录道面沥青混凝土加铺层完全断裂所需的疲劳次数N。
1.3 沥青混合料车辙试验
为分析机轮荷载作用下道面结构竖向位移引起的沥青混凝土盖被层反射裂缝产生和发展过程, 比较不设应力消散层与加铺塑料土工格栅、玻璃纤维土工格栅应力消散层对防治因盖被层下结构竖向位移所引起的反射裂缝的效果, 进行车辙试验。通过车辙试验对三种方案的相关数据进行定性对比, 分析其在防治竖向位移所引起的反射裂缝方面的作用机理与效果。
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ052-2000) 规定, 结合实际研究内容的需要, 采取室内车辙试验的方法采集试件变形量平均值并计算分析其动稳定度Ds, 通过分析不同工况下动稳定度Ds的变化规律研究盖被层加铺玻璃纤维土工格栅后抵抗竖向变形与裂缝的能力。动稳定度Ds是指沥青混合料在高温条件下 (试验温度一般是具有代表性的60℃) , 混合料每产生1 mm变形时, 所承受标准轴载 (试验采用0.7 MPa胎压) 的次数。计算公式如下。
式中, Ds———沥青混合料的动稳定度, 次/mm;
d2, d1———对应于时间t1、t2的变形量, mm;
C1———试验机类型修正参数, 曲柄连杆驱动试件的变速行走方式为1.0, 链驱动试验轮的等速方式为1.5;
C2———试件系数, 试验制备的宽300 mm的试件为1.0, 从路面切割的宽150 mm的试件为0.8;
N———试验轮往返速度, 通常为42次/min。
本试验取t1=45 min, t2=60 min;Δd=d2-d1为这15min内的变形。试验总共设计三组试验 (每组三块试件) , 第一组为不加铺土工格栅的纯沥青混合料, 第二组加铺塑料土工格栅, 第三组加铺玻璃纤维土工格栅。为模拟实际道面盖被结构, 试验中土工格栅加铺层位于距沥青混合料底面20 mm处。依据试验规程, 制作九块尺寸均为300 mm×300 mm×50 mm的标准板状试件, 取加载速度为42次/min, 试验温度为60℃。试验时模拟机轮置于试件的中央部位, 保持其行走方向与试件碾压成型方向一致。启动试验机, 利用车辙变形记录仪记录1, 5, 10, 15, 30, 45, 60 min的每组试件变形量平均值。
2 试验结果分析
2.1 加铺玻璃纤维土工格栅对于抵抗由水平位移导致的反射裂缝的效果分析
通过进行水平荷载作用下的反射裂缝疲劳试验, 记录道面沥青混凝土加铺层完全断裂所需的疲劳次数N如表6所示。
注:三组试验加载频率均为3次/min, 板缝水平位移μ均为0.75 mm。
在水平荷载 (如温度应力) 作用下出现的反射裂缝主要是拉伸型反射裂缝。通过比较反射裂缝疲劳试验的试验数据可以发现, 在盖被施工前加铺土工格栅直接分担盖被层所承受的超量应力, 依靠土工格栅与沥青混凝土道面之间的摩擦、嵌锁与阻抗作用, 将裂纹处局部应力扩展到一定范围, 协调各部位变形, 使得盖被层承受水平疲劳载荷的能力大幅提高。数据显示, 加铺塑料土工格栅的盖被层疲劳次数 (强度) 较直接盖被的沥青混凝土提高4倍多, 而加铺玻璃纤维土工格栅则提高近7倍。
玻璃纤维土工格栅治理水平位移引起的反射裂缝的性能明显优于塑料土工格栅, 这主要是由玻璃纤维土工格栅的特性所决定的:
(1) 玻璃纤维土工格栅抗拉能力强, 且热稳定性较好, 无长期蠕变。玻璃纤维格栅的抗拉弹性模量为0.6～1.8GPa, 且在温度改变时性能也较为稳定;而塑料土工格栅弹性模量在0℃时为1.0～1.5GPa, 在15℃时只有160～500MPa, 热稳定性很差, 从而导致其工作性能明显不如玻璃纤维土工格栅。
(2) 玻璃纤维土工格栅与沥青混合料相容性较好。玻璃纤维土工格栅在生产过程中经过了特殊的涂覆处理, 与沥青相容性较高, 使得玻璃纤维土工格栅在加铺后与沥青混合料紧密结合, 共同发挥作用。
2.2 加铺玻璃纤维土工格栅对抵抗由于竖向位移导致的反射裂缝的效果分析
由车辙试验机变形记录仪记录的1, 5, 10, 15, 30, 45, 60 min的每组试件变形量平均值及根据规范公式计算的动稳定度Ds如表7所示。根据试验所得数据, 绘制三组沥青混合料的车辙试验试件变形-时间曲线如图2所示。
在竖向荷载 (如机轮荷载) 作用下出现的反射裂缝主要是剪切型反射裂缝。对比沥青混台料车辙试验数据发现, 加铺塑料土工格栅的沥青混合料动稳定度Ds是直接盖被沥青混合料的近3倍, 而加铺玻璃纤维土工格栅提高则更多, 接近4倍。
盖被施工中加铺土工格栅, 土工格栅起到骨架作用, 使得沥青混合料之间相互嵌锁并在荷载作用下逐渐挤密形成高效的嵌锁系统。嵌锁系统的存在使得沥青盖被层中各部分相互约束, 限制其相对位移。与此同时, 土工格栅骨架的存在在一定程度上直接提高了盖被层的抗剪强度。二者共同作用, 较好地防治了竖向位移引起的反射裂缝。
对比试验数据发现, 玻璃纤维土工格栅治理竖向位移引起的反射裂缝的性能明显优于塑料土工格栅。分析发现, 玻璃纤维土工格栅优异的热稳定性与材料相容性起到了决定性作用。由于塑料土工格栅的热塑性特性, 使得其在高温作用下容易出现强度明显降低的现象, 从而失去了加铺效用。而玻璃纤维土工格栅热稳定性较好, 在较高温度下其力学性能基本保持不变。而且, 玻璃纤维土工格栅能够较好地与沥青混合料结合, 共同发挥作用。基于此, 玻璃纤维土工格栅成为延缓或抑制竖向位移引起的反射裂缝的首选材料。
3 结论
反射裂缝是当前机场道面沥青混凝土盖被层所面临的一个主要问题, 影响着机场盖被施工的效果。本文通过进行试验比较了几种不同处治方案的效果。试验表明, 采取加铺玻璃纤维土工格栅进行沥青混凝土盖被施工能较好地处治反射裂缝问题, 且工程施工简单、经济, 可行性较高。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部.公路工程沥青路面施工技术规范 (JTGF40-2004) [M].北京:人民交通出版社, 2004.
[2]中华人民共和国交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (JTJ052-2000) [M].北京:人民交通出版社, 2000.
[3]陈太林, 朱波, 罗昭俊.机场设计概论 (下) [M].长沙:国防科技大学出版社, 2001.
[4]黄晓明, 吴少鹏, 赵永利.沥青与沥青混合料[M].南京:东南大学出版社, 2002.
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