#土工格栅与高性能聚酯布对比.docx
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#土工格栅与高性能聚酯布对比
土工格栅与高性能专用聚酯布
技术分析
一、土工格栅的特点：
土工格栅是一种加筋材料，可加强面层的刚度和强度，限制面层应力和应变，从而可防止和延缓裂缝的发展。
⑴高抗拉强度、低延伸率：
玻纤的抗拉强度和模量都很高，具有很高的抗变形能力。
⑵高温稳定性：
玻纤的熔化温度在1000℃以上，其弹性模量在160℃热铺沥青中不会受到任何影响。
⑶无长期蠕变性：
作为增强材料，玻纤在长期荷载的情况下抵抗变形的能力极强，确保玻纤土工产品能够长期使用。
⑷与沥青混合料的相容性：
玻纤格栅表面经有机涂层处理以后与沥青材料有很好的相容性，并彻底改善了玻纤格栅不耐磨、不耐折的缺点。
⑸良好的物理化学稳定性：
经过特殊后处理剂进行涂覆处理后，玻纤格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀，还能抵御生物侵蚀和气候变化。
⑹集料嵌锁和限制作用：
沥青砼混合料穿过玻纤格栅结构，形成了一种复合嵌锁结构。
这种嵌锁结构阻碍了集料的运动，沥青混合料可以得到更好的压实，获取更大的承载力，更好的荷载传递性能及较小的变形。
玻纤格栅将沥青砼变为一个整体结构，在道路面层中起到骨架作用。
这种特性也是玻纤格栅能够用于改善沥青路面性能的根本原因。
但土工格栅有较大的孔眼，因而它不具备防止雨水下渗和防止基层软化的功能。
格栅夹层对于降低加铺层内由于温度引起的应力应变不起到作用，无法防止基层温度性裂缝的产生。
同时土工格栅施工工艺相对比较复杂。
二、高性能专用聚酯布特点：
朗科公司的高性能专用聚酯布是集“非织造、长丝、聚酯、针刺、浸胶、热压六大特征与一身，同时专利的DRH成网工艺保证了材料本身内部的立体状网孔保证了材料在与沥青结合时，更完善的吸附。
这些特点决定了它能够在道路铺面工程中提供可靠的质量保证，朗科TM高性能专用聚酯布有以下独特的特性。
1．均匀的纤维网，针刺加浸胶的独特工艺决定了其能够与沥青很好的结合，从而在路面中起到防水、延缓裂缝的功能。
朗科TM高性能专用聚酯布渗透沥青油以后,可以形成防水层，防止地表水深入基层。
2．针刺加浸胶的独特工艺决定了其具有更高的初张强度，并使其具有可控制的厚度；多方向的力学性能决定了产品在初装时有较强的抵抗安装破坏的能力，并且在与集料或者旧路面接触时能更加地平整；独特的浸胶工艺使其在施工过程中保持很强的平整性，施工时轮胎不会带起高性能专用聚酯布上的纤维。
3．朗科TM高性能专用聚酯布形成的应力分散防水层为无纺织物，他在路面结构中起到“应力吸收层”的作用，同时在新旧路面上撒一层粘层油，在热沥青混合料和碾压的作用下，使旧路面、应力分散防水层与新罩面粘结成一个整体，经沥青油渗透的应力分散防水层可以增加新旧路面的粘结性。
从而，对于由环境造成的性能退化以及长期遭受循环交通和在所产生的蠕变有较强的抵抗能力。
4．朗科TM高性能专用聚酯布形成的应力分散防水层可以减少路面裂缝的缺口应力，因此可阻止裂缝反射到新面层上，或者延缓、减少反射裂缝的产生。
同时具有较强的多方向拉伸性能，使得其能承受不定方向的交通荷载。
三、加铺高性能专用聚酯布对道路的意义
A、加高性能专用聚酯布的沥青混合料的抗车辙能力有较大的增强。
通过车辙动稳定度数据可以发现，加高性能专用聚酯布的沥青混合料的动稳定度相对于普通沥青混凝土可以提高80%左右。
B、加高性能专用聚酯布的沥青混合料的抗疲劳特性有明显的提高。
通过疲劳试验数据可以发现，相对于普通沥青混合料而言，加高性能专用聚酯布的沥青混合料的抗疲劳作用次数可以提高三倍左右。
C、加高性能专用聚酯布的沥青混合料具有良好的防渗透性能。
通过渗透速率可以发现，加高性能专用聚酯布渗透速率相对于普通沥青混合料可以提高50%，而适当增加粘层油的用量，防渗透性能会更佳。
四、为什么选择高性能专用聚酯布防治反射裂缝
目前实际工程中用来防止反射裂缝使用较多的是土工布和土工格栅，也就是说，它们都可以用来防止反射裂缝的产生与发展。
但是它们仍有不同，土工格栅是利用自身较高的抗拉强度，承担部分车辆对路面的剪切应力，能在一定的程度上抑制剪切型反射裂缝的发展；土工布是依靠自身较大的变形能力和抗拉强度，吸收和扩散混凝土结构中的应力，避免应力集中的发生，来减少反射裂缝，即两者对防止反射裂缝的机理有所不同，土工布是土工格栅升级换代产品，高性能专用聚酯布是土工布的更新换代产品，从实际应用效果看，土工布明显好于土工格栅，而高性能专用聚酯布更是远远高于土工布。
在改扩建项目中，由于新扩建的路基与老路基的沉降不同，必须在新老搭接部位的道路基层与面层之间加上一层土工织物，使面层与基层之间形成间层，防止因沉降造成的剪切裂缝。
改扩建项目由于沉降值在局部无法完全预测，所以不能使用刚性的土工格栅，主要是因为玻纤格栅虽然具备很大的拉伸强力，但其断裂延伸率太低（3%），其强力虽然很高，但不足以满足重荷载下的垂直剪切。
在防治反射裂缝类材料中，高性能专用聚酯布独有具备的极大初始模量，不仅能够起到防治反射裂缝的效果，同时，起到一定的加筋作用，这是其他类应力吸收类材料没有的性能。
同时、高性能专用聚酯布和粘层油结合后形成一个完整的防水层，防止了水对路基的破坏。
综合上述，加铺高性能专用聚酯布可以：
（１）减少基层与面层的结合力。
研究表明，有了间层、原二层界面处的结合力明显减少。
沥青层面底部拉引力较不设间层时减少２０％。
（２）间层为具有较大延伸性材料，基层张裂通过间层可使应力扩展至更宽范围，从而缓冲裂缝处应力集中。
就是设有弹性的间层起到了吸收部分拉伸能量的作用。
（３）防渗作用。
高性能专用聚酯布浸透沥青，可在基层与面层之间形成一层防水层，即使面层出现裂缝，也能防止地表水渗入基层。
五、高性能专用聚酯布在改扩建中的铺设宽度要求
高性能专用聚酯布因使用目的是使基层张裂通过间层可使应力扩展至更宽范围和防水，在改扩建项目中我们建议是：
新扩建部位满幅度铺设，原路面铺设不小50cm。
六、关于低温施工
在极端的低温下（0度以下），由于热沥青冷却很快，增加施工难度，在施工过程中要求沥青洒布车不要距高性能路面专用聚酯布铺装线距离太远，应边洒布沥青边铺装高性能路面聚酯布。
沥青洒布应与高性能专用聚酯布铺筑、胶轮机碾压、摊铺沥青混合料几个环节紧密结合，详细的施工组织规划在冬季施工中是必须的。
高性能专用聚酯布与土工格栅在沥青路面的应用比较
土工格栅相关技术指标
测试项目
单位
格栅（大）
格栅（小）
单位面积重量
g/m2
300
400
厚度
mm
1.3
1.6
尺寸
mm×mm
25×25
15×15
最大拉伸强度（纵向）
N/5cm
680
750
最大拉伸强度（横向）
N/5cm
680
750
最大拉伸变形（纵向）
%
15
13
最大拉伸变形（横向）
%
15
13
高性能专用聚酯布技术指标
项目
单位
测试值
单位面积重量
g/m2
160g正负6%
厚度
mm
0.90/0.68
最大拉伸强力（纵向）/
N/5cm
大于460
最大拉伸强力（横向）
N/5cm
大于420
在最大拉伸强力下的拉伸伸长（纵向）
%
30.0~25
在最大拉伸强力下的拉伸伸长（横向）
%
32.0~27
200度热收缩（纵向）
%
≤1.7
200度热收缩（横向）
%
≤0.1
5%形变强力
N/5cm
230
5%形变强力
N/5cm
170
12%形变强力
N/5cm
385
12%形变强力
N/5cm
270
CBR顶破强力
KN
1.6
撕破强力
KN
大于0.16
抗剪强度数据表
试件类型
最大压应力（KN）
平均值（KN）
抗剪强度（MPa）
普通试件
80.52
70.80
67.45
72.92
5.157
土工格栅（大）
73.45
66.90
57.90
66.08
4.673
土工格栅（小）
64.38
64.88
88.08
64.53
4.564
聚酯玻纤布
66.90
66.72
56.46
63.36
4.481
高性能专用聚酯布
67.08
61.75
63.98
64.27
4.545
根据不同试件的抗剪切强度数据绘制抗剪切强度数据柱状图
抗剪切强度数据柱状图
通过试验数据柱状图可以发现：
不夹有任何土工材料的普通试件的抗剪切强度最大，夹有土工格栅的试件次之，夹有聚酯玻纤布的试件最差。
通过试验数据可以定量的进行分析，夹有高性能专用聚酯布、聚酯玻纤布及土工格栅的试件抗剪切强度有所降低，分别降低12%、15%和10%左右。
说明夹有土工材料会不同程度的减少整体结构的抗剪切强度的，但整体减少的幅度并不是很明显。
而相关研究表明，实际沥青路面的最大剪切应力在1.0MPa左右，这说明夹有土工布和土工格栅的路面尽管抗剪切强度降低，但是其仍满足沥青路面的抗剪切强度的要求。
车辙试验数据表
试件类型
45min变形量（mm）
60min变形量（mm）
动稳定度（次/mm）
平均值（次/mm）
普通试件
5.720
6.403
959
932
4.264
4.960
905
土工格栅（大）
6.198
6.811
1028
997
6.953
6.301
966
土工格栅（小）
7.022
7.593
1143
1086
7.325
7.960
1029
聚酯玻纤布
5.141
5.552
1532
1429
7.417
7.892
1326
高性能专用聚酯布
2.265
2.599
1886
1772
4.876
5.256
1658
根据不同试件的动稳定度数据绘制车辙数据柱状图
车辙试验数据柱状图
通过试验数据柱状图可以发现：
夹有高性能专用聚酯布的试件的动稳定度最大，夹有玻璃纤维布的试件次之，不采用任何措施的普通试件最差。
通过试验数据我们可以定量的进行分析，夹有高性能专用聚酯布、聚酯玻纤布及土工格栅的试件动稳定度分别提高90%、60%和30%左右，说明夹有土工材料的试件具有较好的抗车辙能力和较好的高温稳定性。
从效果上来讲，夹有高性能专用聚酯布效果更佳。
抗拉试验数据表
试件类型
最大拉应力（KN）
平均值（KN）
抗拉强度（MPa）
普通试件
5.92
4.60
5.33
2.13
4.29
6.52
土工格栅（大）
4.86
4.14
4.41
1.76
4.67
3.96
土工格栅（小）
3.98
4.14
4.23
1.69
4.36
4.44
聚酯玻纤布
4.04
3.76
3.69
1.48
3.60
3.36
高性能专用聚酯布
4.07
3.84
4.04
1.62
3.98
4.26
根据不同试件的抗拉强度数据绘制抗拉强度数据柱状图
抗拉强度数据柱状图
通过试验数据柱状图可以发现：
不夹有任何土工材料的普通试件的抗拉强度最大，夹有土工格栅的试件次之，夹有聚酯玻纤布的试件最差。
通过试验数据可以定量的进行分析，夹有高性能专用聚酯布、聚酯玻纤布及土工格栅的试件抗拉强度分别降低25%、30%和20%左右，说明夹有土工材料会不同程度的减少整体结构的抗拉强度的，但减少的幅度不是很明显。
而相关研究表明，实际沥青路面的最大拉应力在1.0MPa左右，这说明夹有土工布和土工格栅的路面尽管抗拉强度有所降低，但是其仍满足沥青路面的抗拉强度的要求。
极限疲劳强度数据
试件类型
极限疲劳强度（KN）
平均值（KN）
普通试件
2.234
2.107
2.148
2.163
土工格栅（大）
2.339
2.171
2.341
2.284
土工格栅（小）
2.381
2.243
2.313
2.312
聚酯玻纤布
2.342
2.124
2.194
2.220
高性能专用聚酯布
2.406
2.312
2.427
2.382
夹有不同土工材料试件的疲劳次数
极限疲劳强度数据
试件类型
疲劳次数
平均值
普通试件
2107
1825
1966
土工格栅（大）
3146
3414
3280
土工格栅（小）
3713
3419
3566
聚酯玻纤布
2093
2265
2179
高性能专用聚酯布
4958
4682
4820
根据不同试件的疲劳次数数据绘制疲劳次数数据。
疲劳次数数据柱状图
通过试验数据柱状图可以发现：
不夹有任何土工材料的普通试件的疲劳次数最少，夹有聚酯玻纤布的试件次之，夹有高性能专用聚酯布的试件最大。
通过试验数据可以定量的进行分析，夹有高性能专用聚酯布、聚酯玻纤布及土工格栅的试件疲劳次数分别提高了2.5倍、10%和70%左右，说明夹有土工材料会不同程度的提高整体结构的抗疲劳特性，加有聚酯纤维布的效果最好。
水损坏是沥青路面主要病害之一。
所谓水损害就是由于汽车车轮动态荷载作用，进入到路面空隙中的水不断产生动水压真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从石料表面脱落，沥青混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等损坏现象。
通过上面的叙述我们可以发现，水损坏的罪魁祸首就是路面空隙或层间的水，而如何让水不进入或少进入到路面空隙或层间对减少沥青路面的水损坏有一定的帮助。
因此，本研究通过渗水试验评价夹有土工材料的路面的渗水情况。
根据测定的时间，计算不同土工材料试件的渗水速率，渗水数据见表3.17。
渗水试验数据表
试件类型
渗水时间（s）
平均值（s）
渗水速率（ml/min）
普通试件
128
179
194
186
128.46
土工格栅（大）
228
206
216
216
110.62
土工格栅（小）
219
260
241
240
99.86
聚酯玻纤布
272
333
251
261
91.64
高性能专用聚酯布
273
301
275
283
84.73
根据不同试件的渗水速率数据绘制渗水速率数据柱状图
渗水试验数据柱状图
通过试验数据柱状图可以发现：
夹有任何土工材料渗水速率都比普通试件得渗水速率要低。
说明相邻面层间夹有土工材料可以减少水的进一步渗透。
通过试验数据可以定量的进行分析，夹有高性能专用聚酯布、聚酯玻纤布及土工格栅的渗水速率分别降低了40%、30%和20%左右，说明夹有土工材料会不同程度的提高整体结构的水稳定性，加有聚酯纤维布的效果相对更好些。
高性能专用聚酯布
对比项
玻纤格栅
优264度，200度无蠕变
耐高温
优280度，180度无蠕变
施工简易，对施工设备的要求不高，交叉施工无不良影响
施工
施工简单，但在摊铺沥青混合料时易产生波浪状褶皱
良好
沥青浸透性
不存在
改扩建、大返修、新建均良好，
防止和延缓裂缝效果
新建道路上良好，不适合改扩建
好，有效的防止水对路基的破坏
防水效果
无
提高90%左右
道路抗车辙能力
提高20-40%左右
提高约三倍
道路抗疲劳能力
提高80-100%左右
提高20%以上
道路整体寿命提高
10%
快捷
施工速度
快捷
好,具备一定的保温隔温功能
防止温缩裂缝效果
无
非织造工艺，各个方位方向均匀受力
受力方向
织造工艺，受力主要为经纬向
优异
耐腐蚀
优异
优异
抗紫外
一般
一般
强力指标
高
应力吸收
在道路中作用机理
应力集中
升级会员 