_格栅加筋沥青路面作用机理及抗车辙能力研究(3)

东南大学硕士学位论文 第一章 绪论

种。

（2）以材料与级配相同的沥青混合料为基体，对不同格栅不同加筋方式的沥青混合料进行车辙试验、蠕变试验及三轴试验，研究格栅在抵抗高温变形中的作用以及格栅层位对变形的影响，找出抵抗高温变形的最佳格栅铺设位置以及格栅品种。

（3）根据沥青混合料的粘弹性特性，采用合适的流变学模型，描述沥青混合料加卸载变形过程，运用粘弹性有限元方法进行车辙预估，分析加筋与不加筋沥青混合料车辙的差异，并与车辙试验中实测变形进行比较，从理论上进一步说明格栅加筋路面结构减少车辙的作用。

（4）通过试验路铺筑，掌握格栅的铺设工艺，并观察格栅抵抗高温变形的能力。

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东南大学硕士学位论文 第二章 格栅基本性能的研究

第二章 格栅基本性能的研究

土工格栅（Geogrid）是近几年土工材料中最新的一种产品，它是一种网状结构，开孔的网格在道路工程上使用时，土和集料在孔眼中联锁起来，它在路面结构层次中的抗拉强度能有效地得到发挥，这种材料用于沥青路面中，不仅能使路面抗高温变形能力加强，同时也对低温止裂有一定效果，另外对于抵抗基层反射裂缝则更显其优越性。因此，自土工格栅使用以来三十多年的时间，土工格栅发展迅速，其品种也越来越多，对于使用格栅的余地也越来越大，其材料有高压聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维聚脂丝等。由于生产厂家、生产品种、材料组成不同，其使用范围亦有所区别。国外对于格栅研究较早，对于产品的性能及使用方法有了一系列的成熟经验，然而直接进口国外格栅价格昂贵，而国内格栅产品性能等低于进口格栅，况且对于其研究较少，因此，其功能如何、使用方法怎样等均需经过试验及实践。

因此，对格栅加筋沥青路面研究，首先应了解作为加筋的材料—格栅的基本性能，以便于了解其与沥青合料共同作用的机理，并找出适合于沥青路面加筋的格栅类型。

对格栅材料基本性能的研究，将在参考国内外土工结构、格栅及聚合物材料的物理力学测试方法的基础上，进行国产格栅的基本性能的测试。

通过比较，本试验主要选用山东泰安塑料一厂生产的CE131塑料格栅及南通东南工程材料有限公司生产的GG2000-II型玻纤格栅。CE131格栅是从英国Netlon公司引进的生产线，以高密度聚已烯为主要原料，配以抗老化剂、色母等经挤出、旋转模头成型、冷却、分切、收卷等工艺加工制成的，平面布置为规则的六边形网格结构，如图2.1所示。聚已烯为具有烷烃的化学结构，为惰性聚合物，耐酸、耐候、耐药品性，且无生锈，不腐蚀，几乎具有半永久性。GG2000-II型玻纤格栅是由玻璃纤维束纺织而成的网格结构，平面布置为矩形网格结构，如图2.2所示，其主要成分属硅酸盐，是一种理化性能极其稳定的材料，具有很高的耐热性和优异的耐寒性，强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀、膨胀系数低，尺寸稳定性好等优点，其结点用聚脂丝绕结处理，使结构稳定，表面以优质改性沥青处治，以防老化及利于与沥青混凝土材料结合。

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东南大学硕士学位论文 第二章 格栅基本性能的研究

图2.1 CE131格栅平面结构 图2.2 GG2000-II玻纤格栅平面结构

§2.1 格栅材料物理性能的研究

研究格栅材料的物理性能，主要从以下几个方面进行： (1) 格栅网格尺寸的测定，以了解格栅对于粒料的嵌锁能力； (2) 格栅耐温性能的考察，以了解格栅适宜的使用温度；

(3) 格栅温度收缩系数的测定，以了解如何最大限度地发挥格栅的加筋作用。

§2.1.1格栅网格尺寸的测定

格栅的几何尺寸决定了其与周围粒料的嵌锁能力，格栅网孔尺寸必须足够大以使颗粒能够通过，同时，其网孔尺寸必须规则、分布均匀，网孔面积应大于50%。格栅厚度，特别是肋和结点必须有足够的厚度方能提供足够的嵌锁能力和抗拉能力。格栅网格尺寸的测定在较大范围的格栅材料上进行。用游标卡尺测定边长（矩形网格）或对角距离（六边形网格），如图2.3所示，测出10个网格的尺寸，取其平均值，并精确至0.1mm。

图2.3 格栅网孔尺寸测试示意图

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东南大学硕士学位论文 第二章 格栅基本性能的研究

表2-1 格栅网孔尺寸

格栅型号 距离 量值 1-1＇ 2-2＇ 3-3＇ 1 2 3 1 2 3 1-1＇ 2-2＇ 1 2 1 2 平均值（mm） 28.00 27.50 33.50 3.01 2.81 4.10 2.01 2.12 3.89 21.5 19 2.82 1.85 1.02 1.51 CE131 宽度 厚度 距离 GG2000-II 宽度 厚度 从表2-1中数据可以看出，CE131格栅与GG2000-II玻纤格栅具有良好的尺寸稳定性。土工格栅由于是编织压制成型，不存在一扣破坏，整个材料不能使用的情况，其形状尺寸稳定。从表中数据可以得出，CE131格栅适用于混合料最大粒径不宜超过27mm，而GG2000-II玻纤格栅则适用于混合料最大粒径不宜超过20mm，这样，才能保证格栅与粒料的嵌锁。 §2.1.2 耐温性能分析

高密度聚乙烯的软化温度为90~100℃，融点为100~110℃，脆化温度＜-75℃，故其使用可能温度仅为-60~80℃，即CE131格栅耐寒性好，耐热性则不好；而玻璃纤维其使用可能温度则为-100~280℃，其耐寒及耐热性能均很好。

由上述可知，由于沥青混合料的摊铺温度很高，达到140℃左右，而CE131格栅熔点较低，仅为100~110℃，故其不适宜用于沥青路面中；而GG2000-II玻纤格栅则因其具有良好的耐温性能而适宜于各种场合。 §2.1.3 温度收缩系数测定

格栅的平均线收缩系数以规定尺寸的矩形试样在规定的温度区间，以规定的速率降温时每降低1℃的收缩变形与试件原长度的比值：

即 α=ΔL/L （2-1） 式中： α——为格栅的平均线收缩系数（/℃）

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ΔL——为每降低1℃时的收缩变形（m/℃） L——为试件的原长度（m）

试件型式的选择分别采用1根主筋、2根主筋、3根主筋，如图2.4所示

图2.4 测定温缩系数格栅试件型式

温度测试区间为-20℃~120℃，降温速率10℃/h，不同温度下的试样长度用游标卡尺测量。

表2-2 格栅的温度收缩系数

试件型格栅类型 式 (1) CE131 (2) (27×27mm） -20～10℃ 10～20℃ 20～30℃ 30～40℃ 40～50℃ 50～60℃ 60～120℃ 收缩系数（×10/℃） -32.143 1.983 2.104 2.054 2.137 1.967 2.836 1.848 1.943 1.536 1.654 1.476 1.437 1.348 1.536 1.648 1.243 1.148 [4]1.238 1.286 1.254 (3) GG2000-II 玻纤格栅基本不收缩，用游标卡尺很难测出其收缩变形，据其它文献，玻纤格（20×20mm） 栅温度收缩系数约为8×10/℃ -6注：表中收缩系数是以常温30℃时格栅的长度为原始长度

由表中数据可以看出，随着主筋数量的增加，格栅的线收缩系数有所降低，这是因为周围网格的约束影响，取最不利情况即1根主筋的收缩系数绘成图2.5。

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