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廣西百色土工格柵的應用及作用機理土工格柵的應用很廣泛,在水利工程、工民建工程和公路工程均有著大量應用。公路方面主要集中在以下方面:1)布置在瀝青混凝土面層以下,減少反射裂縫、提高抗車轍能力和增加抗疲勞性能。2)應用在粒料基層中間以防止產(chǎn)生過大的 變形和疲勞破壞。3)土方路基施工中軟弱地基的處理,保證路基承載能力,減少土方工程量。土工格柵的作用機理如下:1)格柵表面與混合料的摩擦作用。2)混合料對格柵筋肋條和節(jié)點的被動阻抗力作用。3)格柵上的孔眼對混合料的鎖定作用。2.課題的提出改建路面結構設計,很大程度上取決于原路面的狀況。土工格柵放在什么位置,起什么改善作用是值得研究的問題。本項目將結合豫20線茨溝至舞陽界段改善工程,將土工格柵放在基層下部,主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結構力學分析、施工工藝等方面的問題。為路面改建工程中合理應用土工格柵提供科學依據(jù)。近年來,國內(nèi)外也進行了相關的研究,但大都是針對以上三個方面,沒有進行以下研究:傳統(tǒng)理論與有限元相結合的研究、各種土工材料性能及其對比的研究、土工格柵應用于基層以下的研究、土工格柵對路基加寬新舊結合部的研究。
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廣西百色金利復合材料有限公司,主要生產(chǎn):廣西百色玻纖土工格柵、廣西百色鋼塑土工格柵、雙向塑料土工格柵、滌綸土工格柵、單向塑料土工格柵、透水土工布、短纖土工布、復合土工膜、防滲土工布、兩布一膜、防裂貼、抗裂貼、三維植被網(wǎng)、軟式透水管、塑料盲溝、硬式透水管、塑料植草格、塑料排水板、蓄排水板、螺旋裹絲管等土工材料產(chǎn)品,產(chǎn)品遠銷整個中國市場,應用于公路、鐵路、水利、水電、園林綠化、垃圾填埋場、河道治理等等項目。產(chǎn)品具有高強度的拉力,能夠是道路增強抗拉防止道路裂縫作用。
玻纖土工格柵生產(chǎn)廠家、玻纖格柵廠家、自粘式玻纖土工格柵、瀝青專用玻纖格柵、生產(chǎn)沒有質(zhì)量的產(chǎn)品,等于制造無用的垃圾、留意多一點,問題少一點,嚴格做好玻纖土工格柵的成品出庫。
玻纖土工格柵保證質(zhì)量、發(fā)貨快、包裝、現(xiàn)貨。
隨著廣西百色公路的大規(guī)模修建,常遇到軟土、膨脹土等特殊土施工難、質(zhì)量控制不宜把握等問題,而土工合成材料的應用,在一定程度上解決了土木工程建設問題。所謂土工合成材料,是各種合成纖維織物的統(tǒng)稱,包括土工格柵、土工網(wǎng)、土工薄膜及土工席墊等。其中,廣西百色土工格柵具有抗拉強度高,變形模量大,耐腐蝕、抗老化,與土顆粒之間的摩擦系數(shù)大、連鎖作用強、加筋效果好等特點,將土工格柵埋至土體內(nèi),作為地基的加固補強材料,可增強地基的承載力。同時,通過約束土體的側向剪脹變形,可改善土體的整體受力條件,提高土體的整體強度和土工構筑物的整體穩(wěn)定性,因此,玻纖土工格柵在公路建設中有著獨特的應用前景。
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玻纖土工格柵是選用優(yōu)質(zhì)增強型無堿玻纖紗,利用國外先進經(jīng)編機織成基材,采用經(jīng)編定向結構,充分利用織物中紗線強力,改善其力學性能,使其具有良好的抗拉強度,抗撕裂強度和耐蠕變性能,并經(jīng)過優(yōu)質(zhì)改性瀝青涂覆處理而成的平面網(wǎng)絡狀材料。其因循相似相容原理,突出其與瀝青混合料的復合性能,并充分保護玻纖基材,極大提高了基材的耐磨性及抗剪切能力,從而得以用于路面增強,抵抗裂縫車轍等公路病害產(chǎn)生,結束了瀝青路面難以增強的問題。
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玻纖土工格柵的特性
玻纖土工格柵是以無堿玻璃纖維網(wǎng)布為基材,經(jīng)表面涂覆處理而成的半剛性制品。玻纖土工格柵的優(yōu)異性能特點如下:
1.高抗拉強度、低延伸率:玻纖土工格柵是以玻璃纖維為原料。超越了其它纖維和金屬。同時它模量很高,而玻璃纖維的強度較高。具有很高的抗變形能力,斷裂延伸率小于3%。
2.無長期蠕變:玻纖土工格柵作為增強材料。這保證產(chǎn)品能夠臨時堅持性能。 具備在臨時荷載的情況下抵抗變形的能力即抗蠕變性是極為重要的玻璃纖維不會發(fā)生蠕變。確保了玻纖土工格柵能夠長期保持性能。
3.熱穩(wěn)定性:玻璃纖維的熔化溫度在1000℃以上,而在28℃下不會發(fā)生任何改變,保證了玻纖土工格柵在攤鋪作業(yè)中承受過量熱的穩(wěn)定性。
4.與瀝青混合的相容性:玻纖土工格柵在后處理工藝中涂覆的資料是針對瀝青混合料設計的每根纖維都被充分涂覆。從而確保了玻纖格柵在瀝青層中不會與瀝青混合料產(chǎn)生隔離,與瀝青具有很高的相容性。而是牢固的結合在一起。
5.物理化學穩(wěn)定性:經(jīng)過特殊后處理劑進行涂覆處理。保證其性能不受影響。 玻纖土工格柵能夠抵抗各類物理磨損、化學侵蝕、生物侵蝕和氣候變化。
6.集料嵌鎖和:由于玻纖土工格柵是網(wǎng)狀結構。這樣就形成了機械嵌鎖。這種阻礙了集料的運動,瀝青混凝土中的集料可以貫穿其中。使瀝青混合料在受荷載的情況下能夠達到更好的壓實狀態(tài),更高的承重能力,更好的荷載傳送性能及較小的變形。
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玻纖土工格柵在公路工程中的應用
(1)玻纖土工格柵在路基加固及軟基處理中應用
城市道路的新建及大修,主要考慮路基的穩(wěn)定和沉降兩大問題。一般無加筋路堤,在較厚的軟土層上為圓弧滑動或沖切式沉降導致破壞;在薄層軟土層上,則為側向擠出破壞。道路通過軟土地基時,一般簡單的處理方法是換土或在軟土地基上鋪一層礫石或碎石后壓實。換土法費工費料,不經(jīng)濟。鋪碎礫石在壓實后,有限的粒料被擠入軟基土中,土料相混,降低了材料強度,路面在行車作用下仍易出現(xiàn)沉陷。隨著土工合成材料研究的不斷深入,大家發(fā)現(xiàn)采用玻纖土工格柵不僅能夠解決軟土地基穩(wěn)定性的問題,還可以有效的減少路基填土后引起的不均勻沉降。把玻纖土工格柵直接鋪設在軟基上,再鋪以粒料基層,這樣不但能保證粒料與地基土不相混和而且格柵與粒料間的咬合作用得到了進一步加強,基層具有抗拉強度,從而提高了軟土地基的承載能力。
使用玻纖土工格柵的經(jīng)濟效益在于:降低了對填筑材料的要求,當符合設計要求的填筑材料較遠,則就近的砂性填筑材料加鋪土工格柵后就能滿足設計要求;減少填筑工程量;降低土方填筑碾壓成本。
(2)玻纖土工格柵在防止反射裂縫方面的應用
在舊的水泥混凝土路面和舊的瀝青混凝土路面上加鋪瀝青面層,是一種常用的路面修復技術。它具有工期短、造價低、對交通影響小、修復路面服務性能好等優(yōu)點。但其主要問題是在瀝青加鋪層中容易出現(xiàn)反射裂縫,即瀝青面層在使用中由于溫度收縮、行車荷載及路基局部沉降形成的橫向裂縫和縱向裂縫,且裂縫寬度隨時間增長會逐漸增大,影響路面使用效果。按常規(guī)的處理方法,需切割面層,基層,再重新攤鋪面層,施工工序復雜,經(jīng)濟效益較差。設置玻纖土工格柵是延緩反射裂縫的主要措施之一,在瀝青面層中加鋪玻纖土工格柵防裂層后,能有效降低瀝青面層內(nèi)裂縫的應力強度因子幅值,改變?yōu)r青層表面的應力分布,提高抗疲勞性,進而是裂縫不會很快擴展。有關試驗表明鋪設玻纖土工格柵防裂層后,面層抗疲勞荷載的能力比未鋪設玻纖土工格柵防裂層的抗疲勞荷載能力提高10倍以上。
同時鋪設玻纖土工格柵防裂層能減少路基的溫度收縮和水分收縮,延緩反射裂縫擴展時間。采用玻纖土工格柵處理,不需要破壞路面結構,施工迅速,使用效果和經(jīng)濟效益明顯。
玻纖土工格柵作用機理
玻纖土工格柵應用于道路結構層中,主要有抗疲勞開裂、路基加固和防止反射裂縫等方面的作用,其作用機理如下所述:
(1)抗疲勞開裂的作用機理
瀝青路面必須具有一定的承載能力,在規(guī)定時間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力,在輪載邊緣以外區(qū)域,受到拉力作用,由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同,而又彼此靠近,因此在兩塊受力區(qū)域的交界處發(fā)生破壞,在長期荷載的做用下,發(fā)生疲勞開裂。
玻纖土工格柵在瀝青面層中,能夠?qū)⑸鲜龅膲簯εc拉應力分散,在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶,減少了應力突變對瀝青面層的破壞。同時玻纖土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量,保證了路面不會過度變形。
(2)路基加固和防止反射裂縫作用機理
玻纖土工格柵通過兩個重要機理作用于路基加固和防止反射裂縫:直接抗拉應力及固限土的側向位移。對于加入玻纖土工格柵的瀝青混凝土,玻纖土工格柵的網(wǎng)孔結構使玻纖土工格柵對網(wǎng)孔內(nèi)的瀝青混合料起了一個筋篐作用。因此,當瀝青混凝土結構層底部的基礎在荷載的作用下,出現(xiàn)裂縫并延伸到玻纖土工土工格柵處時,土工格柵的存在改變了裂縫的受力情況,使裂縫處的張開變形受到,從而起到加固路基抑制裂縫向上發(fā)展的作用。
玻纖土工格柵網(wǎng)孔結構的穩(wěn)定性由于與瀝青混合料相互填充而得到加強,玻纖土工格柵本身較高的抗拉強度則是抑制張開變形的主要因素。加入玻纖土工格柵的瀝青混凝土可以有效的改善路面結構的應力分布,抵抗和延緩由于路基裂縫所造成的路面病害的發(fā)生,使瀝青混凝土結構層在較長時期不發(fā)生因張力變形引起的受荷破壞,與未加玻纖土工格柵的瀝青混凝土機構層相比,使用玻纖土工格柵可以大大提高路面的使用壽命。
在城市道路中使用玻纖土工格柵,綜合造價低、養(yǎng)護維修費用低,社會效益明顯,施工工藝容易掌握,具有廣泛的應用價值。如果我們能夠在新建和養(yǎng)護工程中大面積使用,就可以大大節(jié)省資金,提高公路施工質(zhì)量,做到基礎建設的資金合理利用,發(fā)揮其效益。
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玻纖格柵針對反射裂縫是瀝青路面普遍存在的一種病害現(xiàn)象。根據(jù)國內(nèi)外道路工程的實踐,在瀝青面層和中集瀝青混合料層或粗集瀝青混合料層之間鋪設一層土工織物,可用以或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生,從而延長道路的使用壽命,降低維修成本。但是,由于瀝青路面澆注時的溫度高達160℃-180℃,致使土工織物褶皺、變形、軟化,使其性能大大降低,不但難以或減緩面層反射裂縫的產(chǎn)生,而且使得瀝青路面更加凹凸不平,而玻纖土工格柵所特有的性能,完全滿足瀝青路面的要求,目前許多工程已使用玻纖土工格柵。
玻纖應用于瀝青道路時,可在以下幾方面發(fā)揮作用。
(1)抗疲勞開裂
瀝青路面必須具有一定的承載能力,在規(guī)定的時間內(nèi)不能發(fā)生疲勞破壞。瀝青路面在直接與車輪接觸的下面層受到壓力,在輪載邊緣以外的區(qū)域,面層受到拉力作用,由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同,而又彼此緊靠,因此在兩塊受力區(qū)域的交界處即力的突變處發(fā)生破壞,在長期荷載的作用下,發(fā)生疲勞開裂。
玻纖土工格柵在瀝青面層中,能夠?qū)⑸鲜龅膲簯εc拉應力分散,在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶,減少了應力突變對瀝青面層的破壞。同時玻璃纖維土工格柵的低延伸率減少了路面的彎沉量,保證了路面不會發(fā)生過度變形。
(2) 耐高溫車轍
瀝青混凝土在高溫時具有流變性,在車輛荷載作用下,受力區(qū)域產(chǎn)生凹陷,車輛荷載撤除后,瀝青面層無法完全恢復原狀態(tài),即產(chǎn)生了塑性變形,在車輛反復碾壓的作用下,塑性變形不斷積累,形成車轍。通過瀝青面層結構分析可知,高溫下的瀝青混凝土在受到荷載的碾壓作用,形成了微量的波形流變,面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土流變的骨架材料,造成瀝青面層流變的累積疊加,這是形成車轍的根本所在。
在瀝青面層中使用玻纖土工格柵,其在瀝青面層中起到骨架作用,瀝青砼中集料貫穿于格柵間,形成復合力學嵌鎖體系,集料運動,增加了瀝青面層中的橫向約束力,瀝青面層中各部分彼此牽制,防止了瀝青面層的推移,從而起到抵抗車轍的作用。
(3) 抗低溫縮裂
嚴寒時期,瀝青混凝土面層的溫度近于氣溫,瀝青砼遇冷收縮,產(chǎn)生拉應力,在受到荷載反復作用下,拉應力進一步增加,當拉應力超過瀝青砼拉伸強度時,產(chǎn)生裂紋,在裂紋兩端處,拉應力更加集中,裂紋逐步形成裂縫,造成病害。
玻纖土工格柵置于瀝青中,使得瀝青砼的拉伸強度大大提高,足夠抵抗住較大的拉應力而不致發(fā)生路面破壞,即使因為局部區(qū)域產(chǎn)生微小裂紋,裂紋處的應力集中,經(jīng)玻纖土工格柵的傳遞而消失,裂紋不會發(fā)展成裂縫。
(4) 延緩反射裂縫
裂縫產(chǎn)生的反射有兩種,一種是面層產(chǎn)生裂縫后,裂縫向下反射,破壞下層結構,降低路面結構強度,在雨水時節(jié),水進入裂縫中,在交通荷載(輪胎壓力)的反復抵壓,水在裂縫中產(chǎn)生水壓,水不斷的沖擊瀝青混合料,導致裂縫擴大。另一種是舊面層原有裂縫,路基層或下層路基層產(chǎn)生的裂縫向上反射,新罩路面無法承受因底層移動而產(chǎn)生的剪切力和抗伸應力,導致路面面層裂縫。在瀝青罩面層中加鋪玻纖土工格柵夾層,抑制應力,釋放應變,增強瀝青混凝土整體強度,達到防止裂縫向上或向下反射的目的。
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廣西百色玻纖格柵施工方法 1、璃纖維土工格柵的層位 (1)路面面層 對新建瀝青混凝土路面,玻纖格柵可置于半剛性基層與下封層之間,也可置于下封層與瀝青面層之間。 對新建水泥混凝土道路路面,玻纖格柵應置于半剛性基層與剛性水泥混凝土路面層之間。 對舊瀝青路面補強,可采用噴油法、錨固法、自粘法在原路面上鋪設玻纖格柵。也可在原路面上做20mm-30mm細粒式瀝青混凝土找平層,再鋪設玻纖格柵,然后加鋪瀝青混凝土面層,厚度宜為60mm-100mm。 對舊水泥混凝土路面補強,可采用自粘法和噴油法在原路面上鋪設玻纖格柵,也可在原路面上做20mm-30mm細粒式瀝青混凝土找平層,再鋪設玻纖格柵,然后加鋪瀝青混凝土面層,厚度宜為60mm-100mm。 新建路面面層均可采用錨固法、自粘法進行施工。 (2)基層 基層采用玻纖格柵,鋪設位置宜放在基層的底部,采用錨固法施工。 (3)路基 玻纖格柵必須鋪放在路基較低的1/3處。 玻纖格柵亦可鋪放在路基的底部,但下面至少要鋪設50mm-100mm厚的砂墊層或鋪設土工布。 用錨固法施工。 2、加筋路面的要求 (1)縱向平整度,橫向路拱的坡度與平順性均符合規(guī)范要求,若達不到規(guī)范要求,則應在加鋪之前作出處理。 (2)加鋪前須對路面承載力進行評定,若承載力達不到規(guī)范要求,或水泥混凝土路面有板底脫空現(xiàn)象,均應作補強處理。水泥混凝土路面的伸縮縫與裂縫應提前清理和填充。 (3)原有路面或基層表面有局部松散、坑洞或擴散型裂縫,均應提前作補強或填充處理,以保持其表面狀況完好。 (4)原有路面表面須清掃干凈,塵土、松散顆粒及雜物。 3、玻璃纖維土工格柵瀝青路面施工方法 (1)錨固法 不帶自粘膠的玻璃纖維土工格柵能增強瀝青混凝土路面層間連接和防止路面反射裂縫,可采用錨固法施工。但宜先鋪設玻纖土工格柵,再灑布熱瀝青作粘層油,施工方法如下: 粘層油選用AH-70或AH-90重油熱瀝青,粘層油的規(guī)格及質(zhì)量應符合規(guī)范要求,采用專用灑布車噴灑,粘層油每平方米用量約0.4kg-0.6kg。 鋪設玻璃纖維土工格柵時,必須要鋪設平順、拉緊,橫向搭接長度為80mm-100mm,縱向搭接長度為150mm-200mm。并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端端部之下。 用50×50×1mm的固定鐵皮,要求平整不翹角,周邊宜做倒角處理,2英寸鋼釘(優(yōu)質(zhì)水泥釘、射釘或膨脹螺釘)。 釘子固定玻纖土工格柵時,先將一端用固定鐵皮和釘子固定在已灑布粘層瀝青的下層結構上,釘子可用錘擊或高壓射釘槍射入,再將格柵縱向拉緊并分段固定,每段長度為2-5m。對于水泥混凝土路面,可按伸縮縫間距分段,鋼釘位置設入接縫處。要求格柵拉緊時玻纖縱橫向均處于挺直、張緊狀態(tài)。 固定時不能將釘子釘于玻纖上,也不能用錘子直接敲擊玻纖,固定后如發(fā)現(xiàn)釘子斷裂或鐵皮松動,則必須予以重新固定。 使用膠輪壓路機碾壓(膠輪壓路機需有灑水裝置)。 為防止施工車輛將玻纖格柵和粘層油粘起來,或攤鋪機機輪出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象,可在粘層油表面灑布石屑,石屑用量為3m3-5m3/1000m2。 大氣溫度低于10℃或路面潮濕時不得施工。 瀝青混合料加鋪層施工方法與普通瀝青路面面層施工方法一致,但應注意施工車輛不得在已鋪設玻纖格柵的路面上急轉(zhuǎn)彎和急剎車。 (2)自粘式玻璃纖維土工格柵直鋪法 對舊瀝青混凝土路面或舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層時,要首先對舊路面進行清掃,可用真空車或灑水車,保證表面清潔干凈。然 后進行舊路面整平,也可先做20mm-30mm厚的瀝青混合料調(diào)平層。 噴灑AH-70或AH-90重油熱瀝青,用量宜為0.3kg-0.4kg/m2。 采用專用攤鋪車,鋪設自粘式玻纖格柵,鋪設時應平順、拉緊。 橫向搭接長度宜為50mm-100mm,縱向搭接長度宜為150mm-200mm,搭接重疊方向與瀝青混凝土攤鋪機運行的方向一致。 使用膠輪壓路機碾壓(膠輪壓路機需有灑水裝置)。 鋪筑瀝青混合料加鋪層。 4、土工格柵增強基層及下層路基施工方法 玻璃纖維土工格柵增強基層及下層路基均采用錨固法施工。具體施工方法同路面面層錨固法基本相同,但不需噴灑粘層油。鋪設面要求壓實、平整。符合相關規(guī)范要求。 沿路基橫向鋪設玻纖格柵,要求平順,拉緊,橫向兩端布設玻纖土工格柵的長度要多出2-3m。 橫向兩端要放砂袋壓實。 縱向搭接寬度宜為80mm-100mm,以每段長度為500mm用鐵皮和水泥釘錨固,或用鐵絲綁扎固定。 兩端玻纖格柵翻過壓實砂袋后,再用砂袋壓實玻纖格柵。 在48h之內(nèi)用砂平整,壓實,以免玻纖格柵被日光照射或雨水淋泡時間過長。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和道路交通量的日益增加,瀝青路面早期開裂現(xiàn)象作為瀝青路面主要病害之一越來越得到重視。許多高速公路使用不到三、四年,已開始大面積修補路面裂縫。目前我國合資興辦的土工合成材料生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝也日益成熟,科研和施工單位對土工合成材料的材料特性、力學機理、施工方法等方面都研究出一些初步規(guī)律和一套比較成熟的施工工藝。鋼纖維、玻璃纖維、玻璃纖維土工格柵作為瀝青混合料的加筋材料,日益得到推廣和應用。
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