玻纖格柵防治瀝青路面反射裂縫技術研究

常春光

摘 要：作為一種路面增強、老路補強的材料，玻纖格柵用于瀝青路面反射裂縫防治具有良好的應用效果。在全面了解反射裂縫形成原因的基礎上，提出了常用的防治措施，并結合具體案例，提出了玻纖格柵防治方案，以期提高路面的抗裂性能，克服瀝青路面難以增強的難題。

關鍵詞：玻纖格柵;瀝青路面;反射裂縫;原因

中圖分類號：U418.66? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）09-0010-03

0引言

半剛性基層是我國高等級公路路面形式之一，此類路面使用年限在10～15年，但在行車荷載與自然因素的長期作用下，很多路面通車2～5年內便出現了大量病害，其中半剛性基層裂縫最為普遍。若不及時處理，裂縫處極易產生反射裂縫。通常情況下，反射裂縫對路面性能影響不會太大，但在外界因素的共同作用下，裂縫將進一步擴展，大幅減短瀝青路面的使用性能[1]。為了盡快恢復路面的使用性能，需根據工程實際情況，選擇合理的防治措施。玻纖格柵的應用，可以充分發揮織物的強力作用，改善力學性能，增強路面的抗拉強度。因此，在路面反射裂縫防治中采取玻纖格柵材料，可以有效增強路面強度，提高路面的抗裂性能，延長路面的使用壽命。

1 瀝青路面反射裂縫的形成原因

當前，在國內外瀝青路面基層病害研究中，不管是病害檢測，還是病害處治，都取得了一定成績。按照病害破壞形式，瀝青路面病害可劃分為2類：其一，非結構性破壞，是指瀝青路面半剛性基層結構并未被破壞，仍屬于良好狀態，可滿足車輛通行需要;一般來講，此類病害屬于通車短期內產生的病害，病害范圍小、不嚴重，僅通過小面積銑刨維修處治。其二，結構性破壞，是指半剛性基層破損程度嚴重，路用性能衰減，這類病害維修處治難度大，且危害性大。為此，在瀝青路面半剛性基層裂縫處治當中，需找出病害原因，根據病害實際情況，采取有針對性的處治措施。行車荷載和雨水共同作用下，極易產生強大的動水壓力，從而將半剛性基層內松散的石料“吸出”，破壞路基結構，降低路面承載力，影響路面行車舒適性和安全。

目前，國內外專家學者在瀝青路面裂縫類型、成因及裂縫擴展機理等方面進行了大量研究，取得了不錯的成效[2]。據研究表明，路面裂縫展現形式直接決定瀝青路面裂縫類型，主要包括3大類，即縱、橫裂縫與網裂。結合裂縫形成原理，按照裂縫產生原因，又可分為2類，即荷載/非荷載型裂縫。

1.1 施工材料的影響

導致瀝青路面出現反射裂縫的原因很多，其中材料是造成瀝青路面反射裂縫出現的主要原因，材料的質量是整個工程質量控制的重要內容，對于整個工程的使用壽命具有重要的意義。若公路路面所應用的材料質量沒有達到工程建設標準要求，極易形成基層收縮裂縫，從而使裂縫不斷擴張，最終形成反射裂縫[3]。因此，必須要加強施工材料的質量管理，保證材料的質量符合工程要求，避免由于水分蒸發或流失出現嚴重問題，從而形成裂縫，不斷向面層進行擴張，導致路面形成反射裂縫。

拌和施工及運料卸料等環節，很容易出現集料集中現象，特別是粗集料，由于結合料數量不足，混合料成型難度較大。當表面出現粗集料集中現象時，便會產生松散不成型情況。若混合料內部出現粗集料集中情況，勢必會對混合料的強度造成不利影響，危害施工質量。

1.2 施工環境因素的影響

我國國土資源遼闊，不同地區具有不同的地質特點、氣候環境，在自然環境、地理環境特別惡化的地區，對于公路施工質量會產生不利的影響。路面裂縫的產生主要與溫度有關，溫度變化會進一步引發混凝土裂縫和瀝青荷載的變化，使路面出現裂縫。瀝青材料在不同的溫度下具有不同的性能，而且該材料具有良好的應力松弛性以及柔韌性[4]。當氣溫驟降，瀝青材料會不斷收縮，當收縮拉應力超過路面材料的抗拉強度時，會產生裂縫。

此外，對于一些地質環境特別惡劣的地區，會由于施工環境因素的影響，從而產生沉降裂縫。公路經常處于露天環境當中，路基面與面層會受到溫度、方向等不同的應力作用，比如，部分地區在不同季節或早晚溫差較大，會對路面阻力產生不利影響，從而產生不同的應力，造成裂縫的產生。

1.3 路基承載力較低

瀝青路面在荷載壓力較大的情況下，將加劇裂縫的產生。隨著時間的不斷推移，路面受到荷載壓力的長期作用，并且由于外界等各種因素的影響，會對路面造成不同的破壞，進一步促使瀝青路面出現反射裂縫。

2 瀝青路面反射裂縫的常用防治措施

2.1 增加瀝青面層厚度

面層材料多選擇瀝青或改性瀝青材料，此類材料應具有針入度大、溫度敏感性低、勁度模量大等特點，同時還需保證集料級配合理，這樣才能有效提升面層的抗裂能力。在瀝青路面反射裂縫處治當中，可通過增加瀝青路面面層厚度的方式，這樣可以降低舊面層溫度變化，達到良好的保溫成效，還可以起到減少拉應力的作用，減緩裂縫反射時間，增加瀝青路面的抗疲勞能力。一般來講，可按15～25 cm設置瀝青面層厚度，這樣更具經濟效益。若面層較小的情況下，應力強度因子變化速率會增大，若面層厚度過大，則應力強度因子變化速率則會逐漸降低。為此，若是過度加大瀝青面層厚度，作用不但不顯著，還不具備經濟性。

2.2 基層預切縫

在半剛性基層上，按照等間距進行裂縫設置，則被稱作基層預切縫。該裂縫僅僅在基層上保存，且不會向面層反射。通過基層預切縫方式，可以起到良好的防治瀝青路面反射裂縫的作用。根據相關規定要求，當瀝青面層厚度在14 cm以內時，基層抗壓強度在12 MPa以下，這種情況下，基層需進行預切縫施工?；鶎宇A切縫施工中，為改善基層約束條件，以此起到釋放溫度應力的作用，并達到有效防范裂縫的效果。

2.3 合理設計半剛性材料組成

材料類型、級配組成及含水量等因素是否合理，對半剛性基層材料的溫縮系數影響很大，因此，保證半剛性材料組成設計合理，才能降低基層彈性模量，有效抑制或延緩反射裂縫產生[5]。為此，在確保路面承載力滿足規定要求的情況下，需根據實際情況，適量減小基層模量，并選擇溫縮系數較小的基層材料，以降低車轍等病害發生。為此，在半剛性基層干縮特性條件下，半剛性基層粒料細度越小，含水量則會隨之增大，干縮變形也會越來越大。為此，在半剛性基層材料選擇時，保證粒徑大小合理，優先較小干縮系數的基層材料。

2.4 設置土工合成材料

將土工合成材料鋪設到土體內部或各層土體間，可達到土體增強的效果。在抑制路面裂縫方面，對于土工合成材料而言，其作用機理在于4點：第一，土工合成材料鋪設之后，由于土工合成材料的隔離作用，基層裂尖的拉應力無法直接向面層傳遞;第二，基層與面層間設置土工格柵，可改變基層裂尖應力方向，由垂直向水平方面轉變，從而起到加筋效果，進而提高瀝青面層的整體抗拉強度;第三，土體合成材料具有良好的延伸性能，能夠擴大基層裂尖的拉應力的范圍，從而達到消能緩沖的效果;第四，瀝青油封閉土工合成材料空隙后，能夠避免路面積水滲入路基層，起到隔水防滲作用，最大限度保護基層強度。

玻纖格柵是一種高強度、耐高溫的土工合成材料，比普通格柵性能更優異。通過玻纖格柵設于面層和基層之間，可以承受更大的拉應力，避免基層裂縫擴展到面層，抑制反射裂縫產生。

3 工程概況

某公路工程通車運營多年，交通量日益倍增，基于沿線經濟發展需要，要進行道路拓寬改造。在路面病害狀況調查中發現，路面已出現了裂縫、坑槽等病害，其中裂縫居多。經鉆芯取樣可知，路面已發生基層反射裂縫，為了有效延緩及控制半剛性基層反射裂縫，減少對瀝青路面面層的損害，改善瀝青路面的使用性能，決定采用玻纖格柵進行半剛性基層反射裂縫處治。表1為舊路面和設置玻纖格柵加筋層的新路面結構形式對比情況。

3.1 玻纖格柵的特點及用途

作為一種新型的優質土工基材，玻纖格柵是一種無堿玻璃纖維長絲材料，其編制工藝獨特，通過特殊膠材涂抹及覆蓋后，可構成一種網狀結構。布設玻纖格柵加筋層，可有效防止及抑制基層反射裂縫，其原因在于玻纖格柵具有優異的物理化學特性，其抗拉強度高、延伸率小、無蠕變，且能夠與瀝青混合料充分融合，具有良好的相容性[6]。同時，玻纖格柵材料耐高溫及穩定性好，因此，在施工應用中，能夠改善路面結構的應力分布狀況，均勻進行荷載傳遞，改變反射裂縫的應力方向。其主要用途如表2所示。

3.2 玻纖格柵施工要點

3.2.1 原路面處理

玻纖格柵的使用效果與路面處理效果息息相關。在玻纖格柵施工前，需先清理干凈半剛性基層表面，保證鋪設表面清潔、干燥。

3.2.2 噴灑乳化瀝青

格柵鋪設前，需噴灑黏層油，即均勻噴灑乳化瀝青，待完全破乳干燥之后，即可鋪設格柵。

3.2.3 鋪設及固定玻纖格柵

在鋪設玻纖格柵時，保證鋪設面平整，避免出現縱向傾斜情況。在鋪筑層，按照幅寬大小合理劃線，隨后進行鋪筑，并固定好格柵端部。鋪筑時，格柵由鋪筑設備緩慢、勻速向前拉鋪，每隔10 m利用人工方式進行一次拉緊、調直處理，直到鋪完整卷格柵。在施工當中，主要有兩種玻纖格柵類型，即帶自黏膠、不帶自黏膠，一般來講，采用帶自黏膠的玻纖格柵，可在平整的基層上直接鋪筑;相反，若采用不帶自黏膠的玻纖格柵，則需要通過鋼釘進行固定[7]。根據工程實際情況，本工程采取第二種玻纖格柵，即不帶自黏膠。在固定時，需要使用固定鐵皮，尺寸為50 mm×50 mm×0.3 mm，保證平整、無翹腳，周邊處理時則應采取倒角方式。鋼釘為5 cm長。在固定時，在灑布黏層瀝青的下層結構上通過鐵皮、鋼釘固定其一端，隨后縱向拉緊格柵，一段一段固定。

3.2.4 碾壓

在格柵鋪設及固定后，可選取小型壓路機進行碾壓施工，碾壓遍數1遍即可。若玻纖格柵鋪設在中面層或找平層，可通過鋼輥壓路機施工;若玻纖格柵鋪設在混凝土路面上，則采用膠輥壓路機施工。玻纖格柵鋪設完成后，要保證其平整，且粘結牢固。隨后進行下封層和瀝青面層施工。

3.3 玻纖格柵抗裂效果

為了檢驗玻纖格柵的施工應用情況，可進行玻纖格柵施工段與普通路段進行對比分析，檢測道路彎沉值。在道路橫斷面進行等間距測點設置，共設10個測點，采用貝克曼梁法測兩種不同路面的彎沉。所得檢測結果如表3所示。

由此可見，普通路段的彎沉值范圍在7.5～13.6，玻纖格柵的彎沉值范圍在2.8～3.3，在玻纖格柵鋪筑后，可大幅減小路面彎沉，降低路面變形，提高路面的抗疲勞性能和承載力，瀝青路面基層抗裂效果良好。

4 結語

綜上所述，在瀝青路面反射裂縫處治中，采用玻纖格柵材料，可改善路面結構應力分布情況，有效抑制反射裂縫發生，降低施工及養護成本，延長工程使用壽命。

參考文獻

[1] 朱得斌.玻璃纖維土工格柵在瀝青路面施工中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2018（6）：112-115.

[2] 李建偉.土工格柵在瀝青混凝土路面中的應用研究[J].中國公路，2016（13）：136-137.

[3] 李冰，張玲.淺談玻纖格柵加筋瀝青混凝土路面施工技術[J].河南建材，2014（4）：150-151.

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[5] 譚玲，向云桂.玻纖土工格柵在防治瀝青路面反射裂縫中的試驗研究[J].公路，2016（11）：53-57.

[6] 張樂.新舊瀝青路面拼接工程反射裂縫防治技術研究[J].北方交通，2017（11）：68-71.

[7] 盧新兵.玻纖格柵在瀝青路面防裂中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2017（1）：29-31.