土工格栅主要作用
土工格栅主要作用
1、减缓反射裂缝
    反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的,它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移,以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。前者导致接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力;后者则使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力。
    由于土工格栅的模量很大,达到67Gpa,作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中,其作用是抑制应力,释放应变,同时作为沥青混凝土加筋材料,提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力,从而达到减少裂缝的目的。实践表明,一条改变了方向的水平裂缝的对应裂缝能量可从其起点移动0.6米,1.5米以上宽度的加筋材料有助于确保能量在裂缝两侧完全消散。
2、抗疲劳开裂
    在旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层,其主要作用是提高路面的使用功能,对承载作用则贡献不大,加铺层下的刚性混凝土路面仍起关键的承载作用。而在旧沥青混凝土路面上进行
沥青罩面则不同,沥青加铺层将与旧沥青混凝土路面一起承载。因此,在沥青混凝土路面上进行沥青罩面,除了会出现反射裂缝,同时还会因为荷载的长期作用而出现疲劳开裂。我们对旧沥青混凝土路面上的沥青加铺层受荷情况做受力分析:由于沥青罩面层下为与沥青罩面层同一性质的柔性面层,当受到荷载作用时,路表将发生弯沉。在直接与车轮接触的沥青罩面层受到压力,在轮载边缘以外的区域,面层受到拉力作用,由于两处受力区域所受力性质不同,而又彼此紧靠,因此在两块受力区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下,发生疲劳开裂。
    玻纤土工格栅在沥青罩面层中,能够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,在这里应力逐步变化而不是突变,减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。同时玻纤土工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渡变形。
3、耐高温车辙
    沥青混凝土在高温时具有流变性,具体表现在:夏季沥青道路面层发软、发粘;在车辆荷载作用下,受力区域产生凹陷,车辆荷载撤除后沥青面层无法完全恢复至受荷前的状况,即产生了塑性变形;在车辆的反复碾压的作用下塑性变形不断积累,形成车辙。我们
对沥青面层结构进行分析后,可以知道由于高温下沥青混凝土具有流变性,而在受到荷载时,面层中没有任何可以约束沥青混凝土中集料运动的机制,造成沥青面层的推移,这就是形成车辙的主要原因。
    在沥青罩面层中使用玻纤土工格栅,其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料运动,增加了沥青罩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。
4、抗低温收缩开裂
    严寒地区的沥青道路,冬季面层温度接近于气温,在这样的温度条件下,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,在裂纹集中的地方产生裂缝,形成病害。从裂纹的成因看,如何使沥青混凝土强度抵抗住拉应力是解决问题的关键。
    玻纤土工格栅在沥青罩面层中的应用,使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高,可以抵抗住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,使裂纹发生处的应
力过于集中,但经玻纤土工格栅的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝。在选用玻纤土工格栅时,除其性能指标应符合上表规定之外,还应特别注意保证其幅宽不小于1.5m,以满足其作为控制反射裂缝夹层时有足够的横截面积来充分消散裂缝能量;同时,其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料最大粒径的0.5~1.0倍,这样有助于达到最佳剪切胶粘性,促进集料嵌锁与限制。
土工格栅
  (1)塑料土工格栅的性能
    ①力学性能:由于在制造过程中,经过了定向拉伸,使聚合物分子沿拉伸方向定向排列,加强了分子链间的联结力,大大提高了其抗拉强度,甚至比软钢强度还大,但延伸率却很小。土石料在网格内互锁力增高,它们之间的摩擦系数也显著增大。
    ②抗温度性能:由于拉伸作用,提高了其抗高温性能。
    ③耐久性能:由于土工格栅中加人炭黑等老化材料,使它具备较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等性能。
    ④施工性能:土工格栅是一种重量轻并具有一定柔性的塑料平面网材,易于现场裁剪和连接(可用聚乙烯绳或连接棒连接),也可重叠搭接,并可在现场组装成所需的形状。由于土工格栅在施工过程中折曲影响小,所以施工简单,不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
塑料土工格栅是目前应用最广泛的一种格栅产品,分为单、双向格栅。在经挤压制出的聚合物板材上冲孔,然后纵向(沿板材方向)拉伸便制成单向格栅;在此基础上,再在其长度垂直方向拉伸便制成双向格栅。塑料土工格栅的规格品种较丰富,其基本性质如下:
塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。土加于
它是在经挤压制出的聚合物板材(原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯)上冲孔,然后在加热条件下施行定向拉伸。
由于塑料土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向,加强了分子链间的联结力,达到了提高其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%~15%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料,可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化
等耐久性能。塑料土工格栅、经编土工格栅和玻纤土工格栅虽然都属于格栅类产品,但它们的生产工艺、制造原料及物理力学性质指标各不相同。
2.1双向拉伸塑料土工格栅性能分析和种类
        2)单向土工格栅
      单向土工格栅在拉伸方向具有很高的强度(>100kN/m)和拉伸模量,是一种较理想的加筋材料。由于单向格栅在成型时只能轴向被拉伸,故只能在轴向受力。其工程性能表现在以下方面:
    ①增强路基,有效分配载荷,增强土体受力性能,提高路基稳定性和承载力及使用寿命。
    ②约束路基侧向变形与路基材料流失造成的整体或局部变形,减少不均匀沉降,有效防止路体的断裂。
    ③适用于加筋挡土墙,可提高墙体稳定性。
    ④适用于各种土质,无需异地取材,省工省时。
      (3)双向土工格栅
    双向土工格栅在纵向和横向上都具有较大的拉伸强度(能达到30 kN/m),与单向格栅比,双向都能受力。用于加筋时,能将力均匀分布于各个方向,整体性更好。变形率适当,适应于填料土的变形要求。
    经编格栅是近十几年才发展起来的,它是以高强度纤维或涤纶为原料,经衬纬双轴向经编机织成双轴向经编网格,再经PVC浸溃涂层加工制成的一种土工格栅。双轴向经编网格是经编土工格栅的骨架,它的性能很大程度上影响着经编格栅的性能。经编土工格栅具有优良的工程性能:抗拉强度很高( > 60 kN/m);延伸率较小(10%左右);抗撕裂强度大;纵横向强度差异小、变形均匀;与土或碎石咬合力强;抗酸碱、耐腐蚀、耐老化;具有柔性、质轻和易施工的特性。
土工格栅施工工艺流程:检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层路基土 →碾压→检测
土工格栅的作用是什么?
1.用于路基补强,使粒状填料与网格互相锁合在一起,形成稳定的平面,防止填料下陷,并可将垂直载苛分散,地理条件恶劣地区可采用多层补强;
2. 铺于堤坝及路基填土中能增加它的稳定性,减少占地面积;
3. 用于路面补强,使网格与路面材料掺合在一起,可以有效地分散传递载荷,防止路面裂纹;
4. 可承受一定冲击载荷;
5. 可承受较大的交变载荷;
6. 缩短工程建设周期;
7. 在恶劣环境条件下,也能施工;
8. 可防止翻浆造成的路面沉陷和裂纹;
9. 可减少路面材料用量;
10. 加快施工速度。
土工格栅是一种加筋材料,在土体工程中起加固增强作用,设计成网格状结构是为了不完全隔离土层,土石之间产生咬合,增加土体的整体性和承受应力强度。高强纤维格栅具有塑料格栅不可比拟的优点,塑料产品因其原料分子结构的先天局限和热挤压而成,强度远不及纤维格栅,且门幅窄、柔性差、成卷短,增加施工搭接损耗。
    高强纤维格栅选用原料分为:
    玻璃纤维土工格栅
    玻璃纤维土工格栅强度高、伸长低、耐高温。用在公路沥青摊铺层与二灰碎石层面,可给路面增加补强,防止车辙疲劳、热冷缩和反射等裂纹,并能将路面承载应力分散,延长路面使用寿命。
    涤纶纤维土工格栅
    涤纶纤维土工格栅强度极高,右“纤维软钢筋”之称,置在土地中充当拉力元件,约束土体分散位移和不匀称沉降,提高土体的整体性和承力负荷。适用于加筋土挡墙、加筋土垫层、加筋土斜坡、桥台填土、路堤膨胀土、软地基处理。
一.单向土工格栅
    单向土工格栅是以聚丙烯,高密度聚乙烯为原料,经特别的挤压。拉伸制成,具有很强的单向强度和耐久能力,对土石料有很高的侧限能力。主要适用于加筋挡墙,加筋陡坡、桥台及公路、铁路、机场的加筋土结构。
施工要点:
  设置基础,按设计的墙面系统进行施工,当选用预制钢筋混凝土墙面板时,一般厚1215cm支承在预制混凝土基础上。其宽度不大于30cm,厚度不小于20cm,埋深不小于60cm应防止地基冻胀影响。
  平整墙基,按设计要求开挖。平整。软土需压实或换填压实到要求密度,应略超出墙面范围。
  筋材铺设,筋材主强度方向应垂直于墙面,以销钉固定。
  墙体填土,借机械填土,车轮与筋材间的距离至少应保持15cm。压实后一层土厚约2015cm。
  墙面施工时,墙面处应包土工织物,防止填土漏失。
          单向聚丙烯土工格栅性能参数
特性
单位
TGDG25
TGDG35
TGDG50
TGDG80
TGDG110
单位面积质量
g/m2
370±50
450±50
550±50
700±50
1100±50
卷宽
m
1.00+0.202.00+0.20
每延米拉伸屈服力≥
KN/m
25
35
50
80
110
屈服伸长率 ≤
12
2%伸长率时的拉伸力≥
KN/m
7
10
12
26
32
5%伸长率时的拉伸力≥
KN/m
14
20
28
48
64

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