【正文】 ....48 聚酯玻纖布工程實(shí)踐 .....................................................................................................................49 施工工藝小結(jié) ........................................................................................................................................49 不同處治對象的施工小結(jié) .............................................................................................................49 施工工藝流程和注意事項(xiàng) ............................................................................................................50 經(jīng)濟(jì)效益分析 .......................................................................................................................................50 本章小結(jié) ................................................................................................................................................52第七章 結(jié)語 ...........................................................53 本研究的主要結(jié)論 ...............................................................................................................................53 尚待進(jìn)一步研究的問題 .......................................................................................................................53參考文獻(xiàn) ..............................................................54第一章 緒 論 研究背景我國自上個(gè)世紀(jì) 90 年代起掀起了公路建設(shè)的高潮，十多年來，我國公路的總里程不斷增加，截止到 2022 年，隨著公路等級的不斷提高，我 國 高 速 公 路 的 通 車 總 里 程 已 突 破 3 萬 公 里 ， 比世界第三的加拿大多出近一倍，僅次于美國，躍居世界第二位。根據(jù)國家公路發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計(jì)到 2022 年， “五縱七橫”國道主干線基本建成，到 2020 年，公路總里程將達(dá)到 145 萬公里，其中高速公路網(wǎng)將要達(dá)到 萬公里，占公路總里程的 50%以上。如美國瀝青路面到 1989 年為止，瀝青路面占全國公路路面的 94％，日本高速公路瀝青路面占 94％，近年來我國新建的高速公路幾乎都是瀝青路面。根據(jù)國外的一般情況，高速公路瀝青路面交付使用后長則十來年，短則五六年即需維修罩面一次，次高級和低等級路面的維修周期則更短。在我國，一方面由于高速公路瀝青面層所用材料品種多、施工水平參差不齊，再加上施工工期普遍比較短，搶工現(xiàn)象較多，造成了同一高速公路不同路段的施工質(zhì)量有顯著差異，大部分高速公路瀝青路面在通車 2～3 年內(nèi)就出現(xiàn)不同程度的破損，使用性能和服務(wù)水平不盡人意。因此，為恢復(fù)路面使用性能、提高道路通行能力而進(jìn)行的高速公路罩面工程，將成為今后高等級公路建設(shè)與管理養(yǎng)護(hù)部門面臨的一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。這種半剛性路面具有結(jié)構(gòu)承載力強(qiáng)、傳荷能力強(qiáng)、 、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但由于超載、惡劣天氣及質(zhì)量控制等原因，出現(xiàn)了一些早期破壞，如裂縫、坑槽、翻漿、剝落、轍槽等 [1]?；鶎恿芽p在車輛荷載和降溫作用下會(huì)反射到瀝青面層上來，形成反射裂縫。反射裂縫和疲勞裂縫產(chǎn)生于面層底部，修復(fù)起來十分困難。坑槽破壞的程度取決于自由水進(jìn)入瀝青面層的深度，當(dāng)裂縫貫通整個(gè)面層厚度后，自由水到達(dá)基層頂面，這時(shí)還將伴隨著唧漿、網(wǎng)裂等破壞。因此，進(jìn)行半剛性瀝青路面養(yǎng)護(hù)時(shí)，須充分考慮到瀝青路面的水損壞，采取相應(yīng)有效措施減少路面的裂縫破壞，預(yù)防雨水大量進(jìn)入路面面層。為了提高道路的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，自從 20 世紀(jì) 20 年代土工織物由于高強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)作為加筋材料在路面維修中得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可[Barksdale（1991） 、Huang（1993） 、Koerner（1994）and Smith et al（ 1995）]。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但最初擔(dān)心的是由于瀝青混合料的高溫可能會(huì)引起加筋織物材料的收縮和由于交通荷載的作用產(chǎn)生剪應(yīng)力可能會(huì)引起罩面材料的滑動(dòng)[Barksdale（1991）]。一些研究者表示土工織物在阻止反射裂縫和溫度損壞方面效果甚微[Barksdale（1991） ，Button and Lytton（1987） ，and Lytton（1989）] ?？傊?，新的瀝青罩面技術(shù)須滿足延遲裂縫的發(fā)生、緩解裂縫的發(fā)展、有效防止雨水下滲及有效提高路面的強(qiáng)度等要求。但使用一段時(shí)間后，原有的裂縫會(huì)反射到新鋪的瀝青面層上，這一過程比預(yù)期要快得多。其次，雖然玻纖格柵對緩解裂縫有一定的作用，但由于玻纖格柵是一種網(wǎng)格型材料，其與瀝青層間的接觸為點(diǎn)線接觸，因而加筋作用不充分；此外，玻纖格柵不具備防水功能，上面層的水分滲入舊裂縫中便會(huì)加快路面的破壞。聚酯玻纖布是玻璃纖維和聚酯纖維的混合物，具有玻璃纖維的強(qiáng)度及聚酯纖維的柔韌性，是一種可有效防止反射裂縫的新型土工材料。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀土工合成材料應(yīng)用在我國工程應(yīng)用行業(yè)，特別是公路建設(shè)行業(yè)的發(fā)展較晚，可將其應(yīng)用歷程分為三個(gè)階段：80 年代中期以前的初創(chuàng)階段；80 年代中期至 90 年代中期的發(fā)展階段和 90年代后期開始的逐漸成熟階段。進(jìn)入 90 年代土工合成材料在道路工程中得到了廣泛應(yīng)用。雖然土工合成材料可適當(dāng)提高基層的疲勞壽命，同時(shí)可以降低路面的車轍程度，但是應(yīng)用效果并不令人滿意。20 世紀(jì) 30 年代末或 40 年代初，聚氯乙烯薄膜應(yīng)用于土工的防滲；50 年代末期，. Ｂarrett 在美國佛羅里達(dá)州利用聚氯乙烯織物作為海岸混凝土護(hù)岸的翻修工程中，用以代替常規(guī)的砂石料反濾層；1956～1957 年著名的荷蘭三角洲工程用機(jī)織土工織物加固防海潮大壩；20 世紀(jì) 60 年代，合成纖維土工織物在美國、歐洲和日本逐漸推廣。 20 世紀(jì) 80 年代初英國諾丁漢大學(xué)布朗教授和加拿大滑鐵盧大學(xué)漢斯教授，經(jīng)過三、四年的試驗(yàn)和研究，首次將10000m2 土工格柵用于已裂縫的水泥混凝土路面的瀝青罩面加筋，以控制反射裂縫。美國歐文斯?科寧公司是世界最大的玻纖生產(chǎn)廠商之一，它在全世界有 20 座玻纖工廠，年產(chǎn) 65 萬噸連續(xù)玻璃纖維，銷售額為 10 億美元，占公司總銷售額的 1/5。表 聚酯玻纖布國外的應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表聚酯玻纖布應(yīng)用位置實(shí)踐時(shí)間 實(shí)踐內(nèi)容 路用性能觀測堪薩斯州城綁，密蘇里州 土工織物與聚酯玻纖布（1500m 2）罩面（）對比 整體除少量裂縫以外，聚酯玻纖布路用性能良好佛羅里達(dá)州，湖泊地區(qū)在舊瀝青路面裂縫上加鋪 2in 或 熱瀝青覆蓋，聚酯玻纖布鋪500m2除聚酯玻纖布在近兩年來路用性能良好，其他新罩面均在 3個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)裂縫密蘇里州，貝爾頓 土工織物與聚酯玻纖布實(shí)施的路面（1000m 2）對比 到目前為止沒有什么區(qū)別 伊利諾斯州，芝加哥 土工織物與聚酯玻纖布鋪設(shè)的路面（4000m 2）進(jìn)行對比在城市街道實(shí)施，工作路用性能很好，土工織物施工較不方便懷俄明州（3000m 2） ，阿肯色州（ 22022m2） ，俄亥俄州恪守柯佟（ 60700m2）等其路用性能均較好 我國土工合成材料發(fā)展趨勢在法國圣戈班、美國歐文斯?科寧和 PPG“三巨頭”厚重的市場積淀面前，中國玻纖土工合成工業(yè)不動(dòng)聲色地打破了國外品牌幾十年的市場壟斷格局。復(fù)合土工布是這幾年國外大公司競相開發(fā)的產(chǎn)品，其產(chǎn)品包括排水管與土工布復(fù)合，機(jī)織布與非織造布復(fù)合，大流量排水板與土工布復(fù)合等許多新型復(fù)合材料。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，每年全國公路維修中耗用的玻纖土工織物為 3000 萬 m2，再加上在今后的十年內(nèi)，我國將建高速公路 11600km，即平均每年新建約 1000 多 km，這一項(xiàng)將使用玻纖土工織物 2022 萬 m2，即總需求將突破 5000 萬平方米，由此表明玻纖土工織物尤其是復(fù)合型的土工合成材料在我國有著廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。（2）通過室內(nèi)試驗(yàn)對聚酯玻纖布復(fù)合瀝青混合料的低溫性能、抗永久變形性能、滲透性能等進(jìn)行評價(jià)。（4）對反射裂縫的形成機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的理論分析，并設(shè)計(jì)能模擬荷載型反射裂縫的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)，分析聚酯玻纖布的防裂效果。第二章 聚酯玻纖布的工程特性聚酯玻纖布（FiberglassPolyester paving mat）是隨著土工合成材料的發(fā)展，是美國歐文斯?科寧公司（Owens Corning）開發(fā)的一種新型土工合成材料，Koerner（1994）定義土工合成材料為浸透性的土工織物材料（Synthetic） ，通常在土壤、巖土或其他土工技術(shù)工程材料中使用以提高人工產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)或體系的性能和降低成本?？芍糜趲r土或其它工程結(jié)構(gòu)物內(nèi)部、表面或各結(jié)構(gòu)層之間，具有加強(qiáng)、保護(hù)巖土和其他結(jié)構(gòu)功能的一種新型工程材料。進(jìn)入 80 年代以后才以很快的速度發(fā)展起來。土工合成材料的種類繁多，早期曾將其分成土工織物（Geotextile）和土工膜（Geomembrane）兩類（1977 年， 和 ） ，分別代表透水和不透水合成材料。1983 年 建議使用“土工合成材料” （Geosynthetics）一詞來概括各種類型的材料。??????????????????）復(fù) 合 排 水 材 料 （復(fù) 合 土 工 織 物復(fù) 合 土 工 膜復(fù) 合 型 土 工 合 成 材 料 等超 輕 型 合 成 材 料 ， ）土 工 格 室 （ ）土 工 墊 （ ）土 工 網(wǎng) （ ）玻 纖 網(wǎng) （ ）土 工 膜 袋 （ ）土 工 格 柵 （特 種 土 工 合 成 材 料 聚 合 物 土 工 膜瀝 青 土 工 膜）土 工 膜 （ ）無 紡 （ ）有 紡 （）土 工 織 物 （）土 工 合 成 材 料 （ drain teGocmpsEPSgeoclatnlsfbriomgedGeombranowvxilicsGeoynth圖 21 土工合成材料分類土工合成材料在工程建設(shè)中主要用于過濾、排水、隔離、加筋、邊坡防護(hù)和防滲等。相關(guān)研究證明，盡管土工合成材料的應(yīng)用增加了路面系統(tǒng)的強(qiáng)度，但土工合成材料的應(yīng)用是為路面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，而不是為加筋?yuàn)A層的強(qiáng)度。雖然生產(chǎn)土工合成材料的原料相同，但由于聚合物分子量、結(jié)晶作用、添加劑及加工方式的差異，使土工合成材料在外觀及力學(xué)性質(zhì)等方面存在較大差別。經(jīng)研究，聚酯玻纖布與其它土工織物相比，它具有如下特點(diǎn)[2]：①抗拉強(qiáng)度高，延伸率低；②沒有長期蠕變性。聚酯玻纖布的熔點(diǎn)在 230℃以上，在 230℃時(shí)聚酯玻纖布物理化學(xué)特性穩(wěn)定。一般是在開裂的路面上均勻的噴灑瀝青粘油，再鋪土工織物夾層，熱鋪面層應(yīng)能吸收織物下的粘油使其達(dá)到飽和，故要求織物有良好的吸附能力，聚酯玻纖布滿足此要求。⑥聚酯玻纖布與粘層油形成防水層，即使面層出現(xiàn)裂縫，也能有效防止地表水下滲，從而保證基層材料不會(huì)被破壞。聚酯玻纖布主要用于路面養(yǎng)護(hù)，目前具體的應(yīng)用范圍有：高速公路、道路罩面、停車場、滲透性路面、機(jī)場道面等。相關(guān)研究表明，所有以聚合物為基礎(chǔ)的產(chǎn)品均具有粘彈性，這與瀝青混合料的特性類同，故與瀝青混合料都有良好的相容性。本文主要研究聚酯玻纖布是否提高高速公路罩面防裂、防水、抗車轍（永久性變形） 、加筋等路用性能。 聚酯玻纖布的材料特性本試驗(yàn)選用了兩種全新的聚酯玻纖布即 1＃和 2＃，均是美國歐爾斯?格寧公司（Owens Corning）生產(chǎn)的玻璃纖維和聚酯纖維復(fù)合的土工材料 ，用于 公路路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)工程中防裂和防水。表 兩種聚酯玻纖布的主要技術(shù)參數(shù)平 均 值試驗(yàn)項(xiàng)目 單 位1＃ 2＃ 參 照 標(biāo) 準(zhǔn)單位面積質(zhì)量 g/m2 136 328 ASTMD5261厚度（2kPa） mm ISO986390T W kN/5cm SL/T2351999T 6 W ％ 6 5 SL/T2351999T 22 319梯形撕裂W kN 19 12 ASTMD4532握持強(qiáng)度 T N 238 232 ASTMD4632W 147 76T 10 W % 15 Mullen 脹破強(qiáng)度 kPa 395 317 ASTMD3786瀝青吸收量 L/m2 － Tex616J收縮率 ％ 0 0 Tex616J熔點(diǎn) ℃ ＞230 ＞230 ASTMD276【注】：本試驗(yàn)是委托江蘇南京水科院進(jìn)行試驗(yàn)的，送檢單位：美國歐文斯?科寧公司。T 代表是縱向，W 代表是橫向。JTJ/T01998 規(guī)定