防裂贴玻纤格栅应用方案.doc

自粘（热熔）式防裂贴、玻纤格栅
在道路上的应用方案

1水泥混凝土和水泥稳定碎石基层加铺沥青面层成因及危害
1.1 水泥混凝土加铺沥青面层后常见的路面病害及原因分析
水泥混凝土路面上加铺沥青面层,结构强度一般不存在问题,因此加铺沥青面层后路面出现的病害主要为反射裂缝、沥青加铺层的推移和车辙破坏。
1.1.1反射裂缝
水泥混凝土路面加铺沥青面层,由于水泥混凝土板缝和接缝的存在,故在外力荷载作用下,沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆行驶经过不连续的板体时,沥青混凝土加铺层中由于接缝两侧相邻板块产生竖向位移差而出现剪切应力,若板底脱空,接缝两侧相邻板将产生更大的竖向位移,同时若板间还存在错台,那么在接缝处还将产生应力集中,从而产生大的剪切应力,此将导致沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝。另外,由于路面暴露在大气中,受气温周期性变化的影响,沥青加铺层和旧路面板都会缩胀,并产生温度应力。特别是冬季气温较低时,若旧混凝土板的接缝填缝料老化、挤出、缺损等,沥青加铺层在接缝处将产生较大的拉应变和拉应力。沥青加铺层在旧路面接缝处的拉应力和它本身温度应力综合作用下,将形成所谓的温度型反射裂缝。
1.2水泥稳定基层裂缝的成因及危害
1.2.1 基层裂缝的成因
因水泥稳定碎石基层混合料经拌和压实成型养生期结束后，随着时间的推移，受水泥的水化作用、强度逐渐增长；混合料中的水份不断减少等因素影响，由此引发水泥稳定基层板块整体体积收缩而形成裂缝，另外基层内部的温度变化和表面温度差会引起温度应力，在降温时，基层表面温度低于底部，因而会在顶面产生拉应力，在升温时，半刚性基层表面的温度高于底部，因而会在基层底部形成拉应力，这两种拉应力相结合，当收缩应力一旦大于某一薄弱点抗拉强度，该点就会开裂形成不规则横向裂缝，另外随着裸露、暴晒、雨淋时间的增长裂缝会慢慢延伸，距离越来越密，缝宽发展也越来越大，最后形成纵横交错贯通整块基层面板的通缝，这些裂缝现象在路面半刚性基层施工过程中难以预防和控制。特别是秋冬季节昼夜温差较大时，这一现象更为明显。总之基层裂缝主要成因是由干缩和温缩引起。
1.2.2 危害
当铺筑沥青混凝土路面后，在车辆荷载对沥青面层和基层反复作用下，裂缝处会产生较大的拉应力和剪应力，最后引起应力集中，致使裂缝反射形成竖向裂缝。一旦出现了这些裂缝，受路表汽车荷载、雨水、氧化、粉尘等因素影响会使裂缝不断加剧并迅速扩散，再加上路面上的温缩和干缩应力共同作用，裂缝宽度不断增大，形成反射裂缝和对裂缝，因此造成路面密水功能完全丧失，路面雨水沿裂缝下渗浸泡基层，使基层顶面软化，再加上地下毛细水共同作用会使基层软化，冬天低温时导致基层膨胀，降低基层承载能力，引起不均匀沉降，夏天在车辆动载作用下产生动水压力，致使路面产生唧浆反射至路面，慢慢形成坑槽致使沥青路面局部过早地损坏；最后导致路面全部龟裂、完全破坏。
2 减少或防止路面出现病害的措施
2.1 减少或防止反射裂缝
由以上分析可知,路面产生荷载型反射裂缝的主要因素是:水泥板的接缝和水稳基层软化形成裂缝两个方面。针对上述裂缝危害性，在道路改造过程中选择了如下方案：
2.1.1原水泥板接缝铺设防裂贴，防止地表水下渗和原裂缝反射到面层。
2.1.2在水稳层上或水泥路面上满铺玻纤格栅。这样能防止原裂缝反射到面层来。
3 材料介绍
3.1自粘（热熔）防裂贴
  自粘（热熔）防裂贴是采用热塑性弹性体橡胶SBS对沥青进行改性，并添加各种助剂而制成的一种环境适应性广，可冷热施工的一种新型防水材料。
 3.1.1产品特点
      自粘（热熔）防裂贴由于添加SBS橡胶及化工助剂，从而大大提高了产品的各种性能，具有一般防水材料不可比拟的优点，具有高温不流淌、延伸率大、低温不脆裂、耐疲劳、抗老化、韧性强、防水性能优异施工操作简便，冷热法均可施工等特点。
3.1.2产品性能

自粘防裂贴
热熔防裂贴

厚度
3mm
3mm

不透水性
压力MPa不小于
0.30
0.15

保持时间min不小于
30
30

耐热度℃受热2h涂盖层应无滑动
110
90

拉力N不小于
纵向
800
400

横向
800
350

低温柔度℃
-20
-10

3.2玻纤格栅
玻纤格栅是选用优质增强型无碱玻纤纱，利用经编机织成基材，并经过优质改性沥青涂覆处理而成的平面网格状材料。其因循相似相容原理，重点突出其与沥青混合料的复合性能，并充分保护玻纤基材，极大提高了基材的耐磨性及抗剪切能力，从而得以用于路面增强。抵抗裂缝等公路病害产生，结束了沥青路面难以增强的难题。
3.2.1玻纤格栅特性
l 高抗拉强度低延伸率
玻纤格栅是以玻璃纤维为原料，而玻璃纤维的比强度极高，超过了其它纤维与普通金属。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%。
l 无长期蠕变
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，确保了产品能够长期保持性能。
l 热稳定性
玻璃纤维的熔点在1000度以上，保证了玻纤格栅在摊铺作业中承受过量热的稳定性。
l 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表混合料设计的，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中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固地结合在一起。
l 集料嵌和限制
由于玻纤格栅是网状结构，沥青混凝土中集料可以贯穿其中，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能力，更好的荷载传递性能及较小的变形。
l 抗疲劳开裂
玻纤格栅在沥青面层中，能够将车压过路面而产生的压应力和拉应力分散，在两块受力区域之间形成缓冲带，应力逐步变化而不是突变，减少了应力突变对沥青面层的破坏。同时玻纤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度变形。
l 耐高温车辙
在沥青面层中使用玻纤格栅，其在沥青面层中起到骨架作用。沥表混凝土中集料贯穿于栅间，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。
l 抗低温缩裂
在低温条件下，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。玻纤格栅在沥青面层中的应有，提高了面层横向拉抻强度使得沥青混凝土的拉抻强度大大提高，可以抵抗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，在裂纹发生的应力集中，经玻纤土工格栅的传递而消失，裂纹不会发展成裂缝。
l 延缓减少反射裂缝
在沥青中加铺玻纤格栅夹层，抑制由交通荷载引起的剪切或拉伸应力，释放应变，作为沥青混凝土拉伸增强材料，达到延缓减少裂缝的目的。
3.2.2玻纤格栅在沥青混凝土路面中的作用
    路面的破坏与路面材料、路面厚度以及行车荷载等有很大关系。传统的沥青混凝土抗拉性能较差，而加强沥青混合料抗拉强度，是延长沥青路面使用寿命、提高路面服务水平的新问题。
    沥青混凝土面层增设玻纤格栅，是利用其高抗拉强度和弹性模量，与钢筋混凝土中的钢筋有异曲同工的效果。主要作用为均匀传递轴载并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向。玻纤格栅在沥青路面中的功能，就是增强沥青混合料的整体抗拉强度，减少永久变形，防止和抑制路面反射裂缝，延迟疲劳破坏，延长路面使用寿命。
l 　减少永久变形
玻纤格栅的高抗拉强度特性，可大幅度提高沥青混凝土路面的劲度，从而分散荷载应力，减少单位面积的垂直应力和剪应力，减少或延缓沥青路面的永久变形，在相同的反复荷载作用下，增设玻纤格栅的沥青混凝土路面与常规的沥青混凝土路面相比，其永久变形量小于后者。
l 抑制反射裂缝
由于干缩和温缩的影响，路面基层裂缝不可避免，裂缝随时间的延长由底部向面层延伸。玻纤格栅可使裂缝所产生的应力由垂直传递转为水平传递，使反射裂缝得到抑制而不致于传到表面，从而延长面层寿命。
l 延迟疲劳破坏
玻纤格栅能提高沥青混凝土劲度，从而延迟其疲劳破坏，延长路面使用寿命。根据研究试验表明，铺的沥青混凝土在相同厚度下，其使用年限可延长2～3倍。据有关资料显示，150mm厚加玻纤格栅沥青混凝土可以承受80000次反复轴载作用，相当于约250mm厚未加玻纤格栅沥青混凝土面层。

3.2.3玻纤格栅性能指标
性能\规格
TGS-B-25-25
TGS-B-30-30
TGS-B-40-40
TGS-B-50-50
TGS-B-80-80
TGS-B-50-50-Z 自粘式
强度(KN/m)
纵向
25
30
40
50
80
50
横向
25
30
40
50
80
50
断裂伸长率%
≤3
≤3
≤3
≤3
≤3
≤3
网格(mm)
25.4×25.4
25.4×25.4
25.4×25.4
25.4×25.4
25.4×25.4
25.4×25.4
幅宽(m)
1-6
1-6
1-6
1-6
1-6
1-6

4施工工艺
4.1热熔铺贴
4.1.1防裂贴的配置—应将材料顺长方向进行配置，使防裂贴长向与流水方向垂直，防裂贴的搭接要顺流水坡方向，不应成逆向。
4.1.2在基层上弹出基准线，把防裂贴试铺定位。用高压喷灯与防裂贴和基层的夹角处均匀加热，待防裂贴表面熔化后把成卷的防裂贴向前滚铺使其粘结在基层表面上。
4.1.3防裂贴的搭接宽度为长边不小于100㎜，短边不小于150㎜，搭接缝的边缘以溢出热熔的改性沥青为宜，然后用喷灯均匀热熔防裂贴搭接缝用小抹子把边抹好。
4.1.4注意事项
（1）防裂贴的搭接缝必须粘结牢固，封闭严密。不允许有皱褶、孔洞、翘边脱层、滑移或影响渗漏水的其他外观缺陷存在。
（2）防裂贴不允许有渗漏水的现象存在。
（3）施工人员应穿软质胶底鞋，严禁穿带钉的硬底鞋。在施工过程中，严禁非本工序人员进入现场。
（4）防水上堆料放物，都应轻拿轻放。
（5）施工中若有局部防水层破坏，应及时采取相应的补救措施，以确保防裂贴的质量。
4.2玻纤格栅的铺设
4.2.1铺设路面的处理
玻纤格栅的使用效果与被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、污物等)彻底清除干净，使铺设表面清洁干燥。对将要铺设的路面进行灌缝和填平，对于破损严重的路面要铲除后填平。带自粘胶玻纤格栅上的感压式背胶属水溶性物质，若路面有水迹，应待路面干燥后再行铺设格栅。铺设格栅本身不需洒粘层油，如老路面加铺面层或铺筑在两层沥青混凝土之间，根据实际情况需要洒粘层油者，按正常需要洒布粘层油。粘层油如使用乳化沥青，需在完全破乳干燥后铺设格栅。对于新建工程，格栅最好铺设在下面层上，而不宜直接铺在基层上。
4.2.3玻纤格栅铺设
目前常用的玻纤格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可直接在已平整的基层上铺设，不带自粘胶的通常采用钢钉固定法。不带自粘胶的玻纤格栅，固定所需材料为：
①固定铁皮，要求平整不翘角，周边宜倒角处理；
②2英寸钢钉。
采用固定钢钉法铺设玻纤格栅时，先将一端固定铁皮和钢钉固定在已洒布粘层沥青的下层结构上，钢钉可用锤击或射钉射入。再将格栅纵向拉紧并分段固定，每段长度为2～5m。也可按缩缝间距分段，钢钉位置设于接缝处。要求格栅拉紧时玻纤纵横向均处于挺直张紧状态。
格栅搭接为纵向搭接，搭接宽度不小于20cm，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。固定时不能将钢钉钉于玻纤上，不能用锤子直接敲击玻纤，固定后如发现钢钉断裂或铁皮松动，则需重新固定。玻纤格栅铺设固定完毕后，须用胶辊压路机适度碾压稳定，使格栅与原路表面粘结牢固。
　　玻纤格栅铺设可用由拖拉机或汽车改装的专用设备进行铺设，也可人工铺设。格栅铺设时，应保持其平整、拉紧，不得有起皱现象，以使玻纤格栅具备有效的张力。铺完之后用胶轮压路机进行碾压，一遍即可。格栅铺设完成后应随即加铺沥青混合料面层，铺设完的格栅必须在当天完成其上的面层施工。
　　在格栅铺设及其上沥青混合料铺筑过程中，应注意以下问题：
玻纤格栅为玻璃纤维制造，对人体皮肤易产生刺激作用，施工时工人须带防护手套；
当使用的胶轮压路机需注水增加重量时，其注水量不能太满，防止溢流到玻纤格栅上，造成其背胶失去黏性；
　玻纤格栅铺设完成后，施工机械可在其上通行，但需避免运送混合料的车辆在其上高速转弯、刹车等动作，行车速度保持在30km/h以内；
在铺设过程中，若发现原路面有较小的坑塘没有预先填平，可将坑塘上对应的格栅剪去，以便在铺上层沥青混合料时能完全填平坑塘；
格栅铺设时，要求路面温度在5℃～60℃之间。

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