玻纤格栅在沥青混凝土路面中的应用

摘要:近年来,玻纤格栅在沥青混凝土施工中被越来越多的使用,尤其是在旧路补修中。实践证明,玻纤格栅对路面的强度、使用寿命有了很大改善。在锦州市中央大街、解放路补强改造中,分别在部分路段采用了玻纤格栅,经过几年的运行比较,使用玻纤格栅路段确实效果明显。文章主要介绍了玻纤格栅的性能、施工工艺及注意事项。

关建词:玻纤格栅;沥青混凝土;路面施工;质量检验

中图分类号:U414文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)15-0150-02

一、玻纤格栅的性能及其在沥青混凝土路面中的作用

(一)玻纤格栅的性能

1.高抗拉强度和低延伸率。玻纤格栅是以玻璃纤维为原料,而玻璃纤维的强度极高,超过了其它纤维和金属。同时它的模量也很高,具有很高的抗变形能力,断裂延伸率小于3%。

2.热稳定性。玻璃纤维熔点在1000℃以上,这确保了玻纤格栅在沥青混合料摊铺作业中能承受180℃以上的高温。

3.与沥青混合料的相容性。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,与沥青混合料有很高的相容性,从而确保了玻纤格栅在沥青层中不会与沥青混合料隔离,而是牢固地结合在一起。

4.无长期蠕变。作为加筋、增强材料,应具有在长期荷载作用下抵抗变形的能力,即抗蠕变性。玻璃纤维不会发生蠕变,确保了玻纤格栅能长期保持性能。

5.物理、化学稳定性。经过特殊处理剂进行涂覆后,玻纤格栅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,保证其性能不受损失。

6.对集料运动的限制作用。玻纤格栅是网状结构,沥青混凝土中的集料可以贯穿其中,这样就形成机械嵌锁,能限制集料运动,使沥青混合料在碾压时能够更好的压实,在受荷载时有更好的承重能力和更好的荷载传递性能及较小的变形。

(二)玻纤格栅对沥青混凝土的物理改性作用

1.提高沥青路面高温抗车辙能力。在沥青面层中的上面层与中面层之间铺设玻纤格栅,让其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中的集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料运动,增加了沥青面层中的约束力,沥青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.提高沥青路面低温抗缩裂能力。在沥青面层中的上面层与中面层之间铺设玻纤格栅,可以提高面层抗拉强度,可以抵抗住较大的拉伸应力而不致发生破坏。当路面局部区域产生裂纹,在裂纹发生处的应力集中,经玻纤格栅的传递而消失,裂纹不会发展成裂缝。

3.提高沥青路面的抗疲劳寿命。沥青路面在设计的使用时间内不得发生疲劳破坏,因此路面必须具有一定的承载力。路面在直接与车轮接触的区域受到压力,在荷载边缘以外的区域受到拉力,因两块受力区域所受力的性质不同,而又彼此依靠。因此在两块受力区域的交界处,即在力的突变处容易发生破坏。在车辆荷载的长期反复作用下,发生疲劳裂缝。在沥青面层中铺设玻纤格栅,能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,减少应力突变对沥青面层的破坏。利用材料的高抗拉强度和低延伸率,减少路面变形,提高路面承载能力,从而提高沥青路面的抗疲劳寿命。

4.防止反射裂缝。在沥青面层中铺设玻纤格栅,利用材料的高抗拉强度和低延伸率,分散应力,阻止裂缝向路面延伸,从而防止底层裂缝向路面反射。

二、玻纤格栅的施工和质量控制

(一)材料要求

铺设在沥青混凝土层内的玻纤格栅最好使用涂设背胶具有自粘性质的玻纤格栅。玻纤格栅由玻璃纤维束编织并经过沥青结合料浸渍而成,纤维的抗拉强度不小于100kN/m,拉断时的延伸率不大于3%,纤维的熔点不低于1000℃,能耐180℃以上的高温。玻纤格栅的网孔尺寸宜为12.5mm×12.5mm至25mm×25mm,通常不小于其上铺筑的沥青面层材料的最大粒径,网孔形状为正方形。格栅应在洁净无尘、干燥的条件下遮盖保存。

玻纤格栅的单位面积质量应小于300g/m,玻纤格栅的厚度过厚易导致上下层结合不好而出现剥离现象。格栅应与沥青混合料有良好的粘结力,能承受施工车辆及摊铺机等运行而不变形。

(二)粘层施工

粘层的沥青材料宜采用快裂的洒布型沥青,宜用与面层所用的种类、标号相同的沥青经乳化制成,粘层沥青的质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

粘层沥青的洒布量应通过试洒确定,并符合规范要求。由于粘层沥青的洒布量较少,一般为0.4～0.6kg/m2,应采用雾化设备,进行人工喷洒,确保喷洒均匀。粘层沥青洒布后,应经过24h,待乳化沥青破乳、水分蒸发完成后,铺设玻纤格栅。

(三)玻纤格栅的铺设

玻纤格栅可以用人工或机械铺设,但玻纤格栅必须张紧,不得有翘起、褶皱、断丝。玻纤格栅的长度方向应沿路线的纵向方向铺设,在转弯处可以剪断拉平,确保铺设平整。纵向铺设顺序应与沥青混合料摊铺方向相反,并根据沥青混合料摊铺方向,将后一端压在前一端部之下,纵向应搭接8～10cm。横向铺设顺序应从横坡的高处往低处铺设,与沥青混合料碾压方向相反,并根据沥青混合料碾压方向,将后一边压在前一边之下,横向应搭接5～8cm。玻纤格栅每铺设完一幅后用胶轮压路机单向碾压1～2遍,即压路机前进时在玻纤格栅上碾压,后退时从旁边未铺玻纤格栅的路面退回,以压紧玻纤格栅。如果发现有不平整或褶皱现象,必须重新铺设。

(四)施工注意事项

铺设玻纤格栅前下承层必须清扫干净,无油污、杂物,粘层油应在24h内完成,以加强玻纤格栅与沥青混合料层的粘结。

路面温度低于5℃或路面潮湿时,不得铺设玻纤格栅,以保证玻纤格栅与沥青混合料层的粘结。

铺设玻纤格栅后应封闭交通,可通行施工车辆,但不得在玻纤格栅上小转弯或刹车,应限制车速,车辆的车速不应超过10km/h。铺设的玻纤格栅应保持洁净,不得损坏,如有损坏必须更换或修补。

铺设玻纤格栅后,沥青面层应尽量紧跟着施工。不宜一次铺设太长的玻纤格栅,一次铺设的路线长度以满足一天沥青面层需要的工作面数量为宜,以免因下雨、降温等天气变化引起路面潮湿、降温,从而导致玻纤格栅与路面失去粘结力而翘起。

(五)质量检验

基本要求:(1)玻纤格栅质量应符合设计要求,外观无破损、无污染现象;(2)在平整的下承层上按设计要求铺设,玻纤格栅应按设计要求张拉,紧粘下承层;(3)接缝搭接方向、长度应符合设计要求;(4)玻纤格栅不应有翘起、褶皱、接茬应平顺;(5)玻纤格栅应避免有损坏、断丝现象;(6)玻纤格栅不得有有污染、杂物。

三、结语

沥青混凝土路面中加铺玻纤格栅是一种物理改性沥青混合料,相当于对沥青混合料进行加筋,可以显著提高路面结构的抗拉、抗剪和抗弯拉强度,约束沥青混合料的变形,提高沥青路面高温抗车辙能力、低温抗缩裂能力和抗疲劳寿命,防止沥青路面反射裂缝,延长了沥青路面的使用寿命。玻纤格栅的施工工艺容易掌握,具有轻作业性,施工质量完全可控。从成本的角度看,铺设玻纤格栅投入很少,可以明显延长沥青路面使用寿命,经实践证明具有显著效果,值得推广应用。