土工布在公路工程中應(yīng)用的主要作用原理
1)耐酸堿性。已有研究表明,土工布在不同的酸堿性環(huán)境下均能保持良好的原始狀態(tài),且相關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
2)抗腐蝕性。由于土工布采用塑料纖維為原料,屬于無(wú)機(jī)高分子合成材料,抗氧化腐蝕性能強(qiáng),且對(duì)大多數(shù)的氧化還原劑具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。
隨著公路運(yùn)營(yíng)期增長(zhǎng),暴露的病害越來(lái)越多,如網(wǎng)裂、坑槽、裂縫等。路面開(kāi)裂會(huì)影響車輛駕駛的穩(wěn)定性和舒適性,為了解決路面裂縫問(wèn)題,當(dāng)前最常用的方法是在原有道路路面上鋪設(shè)瀝青混合料罩面層,達(dá)到修復(fù)作用。由于受長(zhǎng)期車輛荷載和周期性環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的收縮變形、結(jié)構(gòu)層相對(duì)位移影響,道路基底的裂縫很快反射到罩面層,形成發(fā)射裂縫,不但影響道路行車安全,還使得地表水滲入道路基底,弱化道路基底承載力,時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致路面沉降變形。
根據(jù)成因的不同,發(fā)射裂縫可分為荷載型和溫度型反射裂縫。當(dāng)車輪荷載分布在原結(jié)構(gòu)層裂縫兩側(cè)時(shí),原結(jié)構(gòu)層在外載作用下產(chǎn)生位移。由于瀝青罩面層與結(jié)構(gòu)層連接緊密,原道路結(jié)構(gòu)層位移使其瀝青罩面層表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)罩面層所受拉應(yīng)力超過(guò)極限拉應(yīng)力值時(shí),即出現(xiàn)彎拉發(fā)射裂縫。當(dāng)車輛重量集中在裂縫一側(cè)時(shí),集中荷載一側(cè)道路結(jié)構(gòu)層因外力作用產(chǎn)生豎向位移,使得原路面裂縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)位移。原結(jié)構(gòu)層的相對(duì)位移裂縫上部瀝青罩面層形成較大剪應(yīng)力,剪應(yīng)力達(dá)到極限應(yīng)力值時(shí)發(fā)生剪切破壞,形成破壞裂縫?,F(xiàn)有工程實(shí)際表明,在道路結(jié)構(gòu)面和瀝青混合料罩面層之間鋪設(shè) 1 層土工布能有效降低發(fā)射裂縫的形成。土工布在公路工程中應(yīng)用的主要作用原理如下:
1)減小道路結(jié)構(gòu)面層和瀝青罩面層之間的黏結(jié)力。當(dāng)溫度降低時(shí),原道路結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生收縮變形,由于道路結(jié)構(gòu)面層與瀝青罩面層之間的黏結(jié)力作用使得瀝青罩面層表面產(chǎn)生集中拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到瀝青極限抗拉強(qiáng)度值時(shí),罩面層產(chǎn)生斷裂。在道路結(jié)構(gòu)面層和瀝青罩面層之間加設(shè)土工布后,可以降低結(jié)構(gòu)界面之間的黏結(jié)力,降低罩面層所受的拉應(yīng)力作用。
2)擴(kuò)大受力范圍。公路結(jié)構(gòu)因車輛荷載產(chǎn)生的相對(duì)位移差,使原道路裂縫處因彎沉差而引起瀝青罩面層剪應(yīng)力集中現(xiàn)象,土工布通過(guò)自身延性可以將應(yīng)力擴(kuò)展到更大的范圍圍,減小裂縫上部罩面層的應(yīng)力。
3)防滲隔水作用。土工布在與瀝青混合料接觸拌和后形成了封閉的瀝青-土工布復(fù)合防滲隔水層,可以阻止地表水向道路結(jié)構(gòu)基層滲透,從而保護(hù)了道路基層?;谝陨蟽?yōu)良特性,土工布等土工合成材料被廣泛運(yùn)用于道路路面裂縫修補(bǔ)以及新舊路面改造鋪設(shè)中。
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