一、沥青混凝土面层网裂现象的原因分析:
沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝、横向裂缝和网状裂缝。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的,特别是在旧路基拓宽地段,由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。网裂:由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上,因此在长期行车荷载作用下,沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展,随着下部大量碎石上沥青的剥落,沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。
二、玻璃钢格栅简介
玻璃钢格栅是一种玻璃纤维作增强材料,不饱和聚酯树脂为基体,经过特殊的加工复合而成的一种带有许多空格的板状材料,与其他土工合成材料相比,它具有独特的性能与功效。玻璃钢格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材。
玻璃钢格栅特性:玻璃钢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,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,提高了其同沥青的复合性能,极大提高了该基材的耐磨性能及抗剪切能力。
1、高抗拉强度、低延伸率——玻璃钢格栅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——玻璃钢格栅作为增强材料,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,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,这确保了玻璃钢格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。
4、与沥青混合的相容性——玻璃钢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、物理化学稳定性——经过特殊后处理剂进行涂覆处理,玻纤土工格栅能够抵抗各类物理磨损、化学侵蚀、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——由于玻璃钢格栅是网状结构,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及较小的变形。
三、玻璃钢格栅在沥青路面的应用
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。由于水泥混凝土路面是刚性路面,同时具有接缝设计,因此旧水泥混凝土路面接缝和裂缝更容易导致沥青罩面层内反射裂缝的出现。
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。
玻璃钢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。同时玻纤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。
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。
在沥青罩面层中使用玻纤土工格栅,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。
玻璃钢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,但经玻纤土工格栅的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝。
格栅加筋具有两种功能:(1)能使应力均匀分布在较大的面积范围内,大大减轻沥青结构层的徐变作用,最终达到防止沥青路面开裂的目的。(2)加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点,能够加强沥青路面的结构性能,提高道路的使用寿命。
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。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。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。
其施工工艺为:在铺设前必须将路面可能影响玻璃钢格栅与底层结合的物质,如:油脂、油漆、封层料、污物等彻底清除干净,使铺设表面清洁干燥。(1)铺设玻璃纤维格栅前,铺设底层需洒布粘层油。洒布标准乳化沥青按每平米0.7-1.0千克执行,在洒布后立即铺设格栅。(2)铺设可由汽车(拖拉机)改装后或人工进行铺设。铺设后应由人工分段拉紧,使格栅纵、横向处于紧张状态,然后用轻型钢轮压路机碾压一至两遍,使之与路面完全结合。(3)玻璃钢格栅铺设时纵向搭接为20-30cm,横向搭接为8-10cm。每个纵向搭接均应由钢钉、铁皮进行固定,如因各种原因格栅与底层粘接不理想时,必须用钢钉、铁皮分段固定,分段长度一般为横向1m,纵向2--5m。
在施工过程中,常出现的问题及相应措施:
(1)在用钢轮压路机碾压时,钢轮压路机容易将玻璃钢格栅粘起,因此,在碾压过程中一定要用压路机边碾压边随时洒水。
(2)在铺沥青混合料时,由于气温较高等因素,摊铺机和运输车辆易把格栅带起,因此,铺沥青混合料时,可先撒少量石屑。
(3)在摊铺过程中,由于采用的是ABG525摊铺机,推力较大,带动格栅形成打叠,因此,应在摊铺机前由两人随时将打叠的玻璃钢格栅割开,并且格栅宽度不宜采用宽度过大的玻璃钢格栅,根据路宽一般为2m。
玻璃钢格栅的铺设最要注意底部的清洁,而且对于尺寸就要更加的注意,不然很容易造成施工的问题。虽然说玻璃钢格栅的施工也是相当的简单,但是施工过程中出现的问题还是要注意。要采取相应的措施,这样才能把失误造成的损失做到最少。而且玻璃钢格栅的铺设对于天气以及环境的要求也是比较的高,所以施工的时候对于外部环境也要注意。