土工布在瀝青混凝土加鋪層中的應(yīng)用

1、土工布在瀝青混凝土加鋪層中的應(yīng)用陳楊柳（廣州市公路管理局東郊分局，廣東 廣州 510507）關(guān)鍵詞 瀝青混凝土加鋪層； 裂縫防治； 土工布；應(yīng)用摘 要 結(jié)合G107國(guó)道廣州黃埔段加鋪瀝青混凝土面層改善工程，介紹了土工布的應(yīng)用特性和工藝要求，使用專用土工布能有效地防治減緩瀝青混凝土面層的反射裂縫，延長(zhǎng)道路的使用壽命，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。一、前言我國(guó)現(xiàn)有的水泥混凝土路面，有相當(dāng)一部分接近或已超過設(shè)計(jì)年限，且由于交通量劇增，汽車超載日益嚴(yán)重及設(shè)計(jì)、施工等方面的原因，導(dǎo)致路面損壞日漸加重，影響了道路的使用功能，以致越來(lái)越多的舊水泥砼路面迫切需要進(jìn)行大修、改造。在舊水泥砼路面上加鋪瀝青混凝土面層作

2、為一種典型的改造措施，目前普遍地被國(guó)內(nèi)舊路改造工程所采用。但加鋪的瀝青混凝土常出現(xiàn)反射裂縫，會(huì)很大程度上影響到加鋪層的使用壽命。如何防治、減緩反射裂縫，也就成了許多道路工程師重視和普遍研究的課題。近年的試驗(yàn)研究表明，使用專用土工布是減緩瀝青加鋪層反射開裂的一種有效的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。國(guó)道107廣州黃埔段作為廣州市東部的一條主要出口道之一，其水泥混凝土路面已使用了十多年。為解決路面板出現(xiàn)的斷裂、錯(cuò)臺(tái)及板底脫空等病害問題，徹底改善路況質(zhì)量，經(jīng)研究采取了加鋪瀝青混凝土面層的工程改造方案，并就土工布的應(yīng)用進(jìn)行了研究與探索。加鋪層方案為：4cm改性瀝青混凝土(AC13I) + 5cm中粒式瀝青混凝土(A

3、C20I) + 7mm瀝青下封層 + 專用土工布貼縫(寬1m)。二、瀝青加鋪層開裂的成因分析舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，由于舊路面板接縫、裂縫的存在，當(dāng)車輛通過不連續(xù)的板塊時(shí)，瀝青混凝土加鋪層中由于接裂縫兩側(cè)路面在荷載作用下產(chǎn)生垂直方向的相對(duì)位移，使瀝青加鋪層在接裂縫處出現(xiàn)最大的彎拉應(yīng)力，并在附近形成最大的剪應(yīng)力，這種剪應(yīng)力是瀝青混凝土加鋪層產(chǎn)生荷載型反射裂縫的最主要原因。另外，由于路面暴露在大氣中，受氣溫周期性變化的影響，瀝青加鋪層和舊水泥混凝土板都會(huì)膨脹、收縮，產(chǎn)生水平位移，形成溫度應(yīng)力。由于舊水泥混凝土路面的應(yīng)力在接縫處不連續(xù)，因此瀝青加鋪層同時(shí)承受它本身以及舊路面

4、所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，特別是在冬季氣溫較低時(shí)，瀝青混凝土加鋪層會(huì)因?yàn)榕c接裂縫對(duì)應(yīng)處的拉應(yīng)力過大而開裂，形成所謂的溫度型反射裂縫。研究發(fā)現(xiàn)，溫度變化引起的水平位移是產(chǎn)生反射裂縫的重要因素。在溫度、濕度及荷載應(yīng)力的綜合作用下，裂縫不斷向上開展，最后反射到瀝青面層表面。周而復(fù)始，路面瀝青加鋪層的整體性將不可避免地遭到破壞，影響到加鋪層的使用壽命。三、土工布防裂、緩裂的作用機(jī)理根據(jù)上述分析，為防止、減輕反射裂縫破壞，延長(zhǎng)道路的使用壽命，必須對(duì)原有接縫、裂縫進(jìn)行處理。在舊水泥混凝土路面與加鋪層之間鋪設(shè)一層專用土工布，使加鋪層與舊砼路面之間形成彈性的間層，能起到緩裂、防裂的作用。其主要作用機(jī)理如下：（一）土工

5、布減小了加鋪層與舊砼路面層間的結(jié)合力。研究表明，有了間層，原來(lái)二層界面處的結(jié)合力明顯減小，由此使加鋪層最大拉應(yīng)變減小。例如廣東惠深公路與滬嘉高速公路試驗(yàn)段測(cè)得712cm瀝青面層底部拉應(yīng)力較不設(shè)間層時(shí)減小20%。雖然界面強(qiáng)度下降，卻仍足以防止界面上下的相對(duì)位移而保持連續(xù)。（二）由于土工布具有較高的強(qiáng)度和較大的延伸性，能起到應(yīng)力吸收夾層的作用。土工布間層將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，并使應(yīng)力擴(kuò)展至更寬范圍，從而緩解接裂縫處的應(yīng)力集中，起到了消散水平應(yīng)變和傳遞豎向荷載的作用，并且增強(qiáng)瀝青混凝土的整體抗拉強(qiáng)度，延緩反射裂縫的產(chǎn)生。（三）防滲作用。由于土工織物可以充分浸透瀝青，能在舊砼路面與瀝青

6、加鋪層之間形成一層有效的防水層，即使加鋪層出現(xiàn)裂縫，也能防止地表水滲入舊路接裂縫和基層，使基層材料不受水破壞而影響其性能。（四）鋪設(shè)土工織物時(shí)一般都先給予預(yù)拉，從而可降低其在荷載下的拉應(yīng)力。由于土工布能有效地改善加鋪層路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，抵抗和延緩由于舊路面接裂縫引起的瀝青混凝土路面反射裂縫的發(fā)生，從而提高路面的使用壽命。四、土工布的技術(shù)特性及要求綜上所述，作為間層材料，土工布必須應(yīng)具有較高的抗拉強(qiáng)度和較大的伸延度，否則在加鋪層應(yīng)力的作用下會(huì)被撕裂；同時(shí)由于瀝青攤鋪時(shí)粘層油和混合料的高溫要求，土工布又必須具有較高的熔點(diǎn)，以保證攤鋪瀝青時(shí)不會(huì)卷縮變形。一般情況下，瀝青路面專用土工布應(yīng)具有以下特性：

7、（一）耐高溫。其熔點(diǎn)一般不應(yīng)低于170，較好能達(dá)到200以上，以防止在瀝青攤鋪時(shí)產(chǎn)生高溫下的收縮變形，保障土工布本身性能的穩(wěn)定。(二) 抗拉強(qiáng)度高。其極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于等于8KN/m2，斷裂伸長(zhǎng)率不小于50%。(三) 均勻性好。土工布為各向異性材料，為保證強(qiáng)度均勻，對(duì)無(wú)紡?fù)凉た椢锟v橫兩向的強(qiáng)度比，一般要求不大于1.2。(四) 吸附性、滲透性強(qiáng)。土工布要求表面均勻，可以均勻吸收、滲透瀝青并達(dá)到飽和，使之與路面充分粘結(jié)。(五) 抗化學(xué)、抗生物性強(qiáng)。要求土工布對(duì)化學(xué)、生物作用穩(wěn)定，耐酸堿，且具有耐凍融性等特性。(六) 厚度要求。為防止鋪設(shè)土工布后造成瀝青加鋪層的不良負(fù)效應(yīng)(剝離破壞)，土工布要求單位

8、質(zhì)量在100200g/m2之間，厚度以小于2mm為宜。為方便施工，專用土工布還要求應(yīng)具有單面燒毛工藝，使土工布鋪設(shè)后不致被施工車輛卷起而影響使用效果。有關(guān)資料顯示，在各類的土工布當(dāng)中，聚酯無(wú)紡?fù)凉た椢锏男阅茏罴?，?duì)防治反射裂縫的效果也最明顯。根據(jù)上述要求，我們?cè)趪?guó)道107黃埔段瀝青加鋪層工程中采用了廣州地區(qū)某公司所生產(chǎn)的一種200#聚酯無(wú)紡針刺土工布。五、鋪設(shè)工藝要求土工布施工質(zhì)量的好壞對(duì)土工布的使用效果有很大的影響，因此正確地鋪設(shè)土工布尤顯重要。其基本的工藝要求如下：(一) 清掃舊路面。人工或機(jī)械清掃、清洗路面后，再使用壓縮空氣徹底清除舊路表面的灰塵，使路面保持干凈、干燥。(二) 噴灑粘層瀝

9、青。采用瀝青灑布機(jī)在舊路面上均勻噴灑一層約0.30.5 L/m2的粘層瀝青。粘層油可采用乳化瀝青或熱液體石油瀝青，但其基質(zhì)瀝青應(yīng)選用與瀝青面層相同的瀝青。當(dāng)氣溫低于10時(shí)，不得灑布粘層油。(三) 鋪設(shè)土工布。待粘層乳化瀝青破乳或熱液體石油瀝青的稀釋劑基本發(fā)揮后，即可進(jìn)行土工布的鋪設(shè)。土工布可以用人工或?qū)Ｓ迷O(shè)備鋪設(shè)。本工程土工布設(shè)計(jì)寬1m, 騎縫鋪貼兩側(cè)各50 cm。鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)將土工布燒毛粗糙的一面朝上，拉緊、拉平直，給予土工布一定的預(yù)張力，且避免折疊起皺。土工布縱、橫向的搭接寬度一般不小于10厘米，縱向搭接應(yīng)根據(jù)瀝青攤鋪方向?qū)⒑笠欢藟河谇耙欢瞬恐?，搭接處的結(jié)合面應(yīng)涂滿粘層油。土工布鋪設(shè)后，應(yīng)

10、在表面用輕型工具碾壓，使土工布與舊路面緊密粘結(jié)。土工布鋪設(shè)后，可立即進(jìn)行下封層或?yàn)r青下面層的施工。六、其它需注意的問題 土工布防治瀝青加鋪層反射裂縫要取得成功，除了土工織物本身的性能和鋪設(shè)質(zhì)量必須得到保證外，還應(yīng)充分考慮舊路病害、瀝青混凝土材料等多方面因素的影響，加強(qiáng)對(duì)這些問題的處理及全面質(zhì)量控制，達(dá)到綜合防治的目的。 (一) 舊水泥砼路面病害的防治處理。瀝青混凝土路面屬柔性路面，面層的強(qiáng)度直接取決于基層的強(qiáng)度，基層強(qiáng)度不足將直接導(dǎo)致面層的破壞。因此，必須首先對(duì)舊水泥砼路面板進(jìn)行防治處理。主要措施包括：將舊路面上尖銳凸出部分鏟除；鑿平或用瀝青砂調(diào)平板塊錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重部位；更新或補(bǔ)灌舊路面板接、裂縫；

11、將破碎板挖除進(jìn)行水泥砼修復(fù)；對(duì)板底脫空采取壓漿補(bǔ)強(qiáng)處理等。這樣才能較好地發(fā)揮舊水泥混凝土路面作為高強(qiáng)度基層的作用。 (二) 瀝青混凝土加鋪層厚度的確定。有人認(rèn)為，由于土工布的使用，瀝青加鋪層的厚度可以設(shè)計(jì)得很薄，這種觀點(diǎn)其實(shí)是錯(cuò)誤的。土工布雖然可以有效地改善瀝青加鋪層的應(yīng)力分布，但不可以使加鋪層厚度減薄很大。加鋪層厚度過薄或過厚其實(shí)都不可取。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)加鋪層厚度達(dá)到6cm以上時(shí)，抭反射裂縫效果才隨厚度增加而提高；當(dāng)厚度在10cm左右時(shí)，可有效地防止受拉疲勞產(chǎn)生的次生裂縫，并可降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力；但過厚的瀝青混凝土面層由于高溫蠕變影響則易產(chǎn)生車轍，而失去舊水泥混凝土板作基層所產(chǎn)生的

12、強(qiáng)基薄面的優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)目前尚沒有在舊砼路面上加鋪瀝青混凝土層設(shè)計(jì)規(guī)范的情況下，可以參考使用ARE設(shè)計(jì)法、美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)(AI)法、美國(guó)工程兵團(tuán)和聯(lián)邦航空局(FAA)法、AASHTO罩面設(shè)計(jì)法等四種國(guó)外相對(duì)較為成熟的設(shè)計(jì)方法。舊路改造瀝青加鋪層一般采用兩層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，最小厚度810cm較為理想。據(jù)理論分析和國(guó)道107黃埔段的實(shí)際情況，本工程確定采用5cm普通瀝青混凝土(AC20I) +4cm改性瀝青混凝土(AC13I)即9cm的瀝青混凝土加鋪層。(三) 瀝青混凝土材料的選擇及施工控制。關(guān)鍵材料瀝青應(yīng)選用重交通道路石油瀝青或改性瀝青，其性能必須符合高等級(jí)路面瀝青技術(shù)指標(biāo)要求。面層采用改性瀝青，適

13、當(dāng)增加瀝青用量，減小混合料空隙率，同時(shí)加強(qiáng)施工碾壓，使路面達(dá)到較高的密實(shí)度，都有助于減少反射裂縫，延緩裂縫的擴(kuò)展。此外，瀝青混合料的攤鋪要嚴(yán)格按照瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。(四) 下封層的選用。瀝青混凝土路面的防水破壞十分重要，必要時(shí)可增加一層瀝青下封層，防止路面水分滲入舊路基層。本工程在舊路面與瀝青下面層間設(shè)置了一層厚7mm的熱瀝青下封層。七、結(jié) 語(yǔ)(一) 在舊水泥砼路面與瀝青加鋪層之間鋪設(shè)專用土工布，能有效地防止加鋪層的反射開裂。合理的加鋪層設(shè)計(jì)，優(yōu)質(zhì)土工布的選用，及其鋪設(shè)質(zhì)量的保證，對(duì)確保土工布的最佳使用效果非常重要。(二) 國(guó)道107黃埔段瀝青加鋪層工程完工后兩年來(lái)的運(yùn)營(yíng)表明，應(yīng)用土工

14、布的瀝青路面基本無(wú)反射裂縫、推移、車轍等病害問題，行車平穩(wěn)、舒適。由于土工布應(yīng)用的效益顯著，施工簡(jiǎn)單、方便，因此具有較高的推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1JTJ 073.1-2001，公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范S.2洪家巍. 土工布在瀝青道路維修中的應(yīng)用J.市政設(shè)施管理，1999，（2）：16-17.3方凡. 土工布在舊水泥混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用J. 公路，1998，（3）：14 18. 作者簡(jiǎn)介：陳楊柳，男，1968年出生，漢族，籍貫：廣東信宜市，路橋工程師。The application of geogrid fabric for overlaying asphalt pavementChen

15、yang-liu(The Eastern Branch of Administration Bureau of Highway in Guangzhou,GuangdongGuangzhou 510507)Abstract In the paper, Combined the modification work of overlaying asphalt pavement in G107 in Guangzhou, it is introduced that the applied characteristic and the craft requests of geogrid fabric. it can a