_格栅加筋沥青路面作用机理及抗车辙能力研究(5)

东南大学硕士学位论文 第二章 格栅基本性能的研究

图2.10 格栅蠕变试验曲线

图2.10 表明，如控制土工格栅的设计应变（延伸率）在10%以下，两种格栅几乎都不产生蠕变。 §2.3 小结

通过对格栅基本性能的研究和分析，可以得出如下结论：

(1) 作为沥青路面加筋材料的格栅，必须具有足够的抗拉强度、合适的网孔尺寸及尺寸稳定性、较大的拉伸模量、较小的延伸率、较高的熔点等，以适应沥青路面的使用要求。

(2) 国产CE131格栅线温度收缩系数比沥青混合料大得多，因此在使用时应适当处理，例如在施工过程中将格栅拉伸0.5%~1%且固定，由施工温度降至常温时，格栅的收缩受到限制，相当于对沥青混合料施工加了一个双向的预压应力作用，对防止路面结构开裂和车辙是有利的，而GG2000-II玻纤格栅温度收缩系数则较小，与沥青混合料相接近，使用温度范围比CE131格栅广。

(3) 国产GG2000-II玻纤格栅强度高于国产CE131格栅，延伸率低于CE131格栅，拉伸模量高于CE131格栅，熔点高于CE131格栅，因而加筋效果高于CE131格栅。

(4) 随着温度的升高，CE131格栅及GG2000-II玻纤格栅强度均有所降低，CE131格栅强度降低多，GG2000-II玻纤格栅强度降低少。

(5) 国产CE131格栅及GG2000-II玻纤格栅延伸率均小于10%，在恒定应力作用下几乎不产生蠕变。

(6) 国产CE131格栅由于软化点仅为100℃，低于沥青路面摊铺温度（140℃左右），因而不适宜用于沥青路面加筋，而GG2000-II玻纤格栅则因其温度适应性强（-100℃~280℃）而适宜用于沥青路面之中。

综上所述，国产GG2000-II玻纤格栅具有如下特点：

（1）高抗拉强度。玻璃纤维的强度/重量比比钢大，在20℃时其弹性模量与沥青混凝土弹性模量比高达20：1。

（2）低延伸性。玻纤格栅的应力应变图近似一垂直直线，表明该材料具有很高的抗变形能力，断裂时，其延伸率小于4%。

（3）没有长期蠕变性。玻纤格栅几乎不发生蠕变，这保证了产品的长期性

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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

能。

（4）高温稳定性。玻璃纤维的熔点在1000℃以上，这保证了在高温摊铺时的稳定性。

（5）物理化学稳定性。经特殊表面处理，玻纤格栅能防止各类物理腐蚀和化学侵蚀，还能抵抗生物侵蚀和气候变化。

（6）嵌锁与限制作用。沥青混凝土集料穿过玻纤土工格栅结构，形成了一个复合的力学嵌锁体系，这种限制区域阻碍了集料的运动，沥青混合料可以得到更大的承载能力，并能提高传荷能力，减少变形。玻纤格栅在沥青混凝土中起到了支撑作用。

本文即用GG2000-II玻纤格栅，进行格栅加筋沥青混凝土抗车辙性能试验的研究。

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东南大学硕士学位论文 第三章 国产玻纤格栅加筋沥青路面抗车辙性能的研究

第三章 国产玻纤格栅加筋沥青混合料

抗车辙性能试验研究

沥青混合料是一种粘弹性材料，其强度和模量都随温度升高而急剧下降，在大量重车重复作用下，轮迹带逐渐变形下凹，轮迹带的两侧逐渐隆起，形成车辙，一旦达到规定的深度，就会影响行车的安全，故而减少车辙亦成为沥青路面设计的关键。

国外研究表明，格栅能提高路面抗车辙、疲劳、反射裂缝的能力，延长路面的使用寿命，由于时间所限，本文仅以GG2000-II玻纤格栅为研究目标，通过加筋与不加筋沥青混合料轮辙试验及单轴蠕变试验、三轴试验结果的对比，研究其抗永久变形性能。

§3.1格栅与沥青混合料共同作用机理

格栅为开孔的网状结构，其网格与沥青混合料相互嵌锁，限制了集料的侧向移动，从而达到减少车辙的目的。格栅对集料的侧限作用可通过图3.1予以形象地展示，图中用台球叠起来的锥体，所以不垮塌，就是由于在锥体的底部加了一道固定圈，这道固定圈限制了底层台球的侧向移动，从而使台球锥体维持稳定。格栅在沥青混合料中对集料的锁定作用与固定圈对台球锥体的稳定作用是很相似的。

图3.1 格栅与集料的侧限作用形象图

§3.2车辙试验

车辙试验，英文名有二种：Wheel tracking test，Rutting test，它源于英国TRRL，现在已成为欧洲、日本、澳大利亚等世界大多数国家的通用试验。它能较好地反映沥青路面在高温季节抵抗车辙的能力。

1、试验原理

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东南大学硕士学位论文 第三章 国产玻纤格栅加筋沥青路面抗车辙性能的研究

车辙试验是用负有一定荷值的轮子，在规定的轮荷作用下对沥青混合料的板状试件在同一轨迹上作一定时间的反复碾压，形成车辙，以变形率（单位时间内轮下试件的减薄量所需要的次数（动稳定度），如图3.2所示）来评价沥青混合料抗车辙能力的一种试验方法。

图3.2 轮辙试验

2、试验材料 （1）格栅

采用东南工程材料有限公司生产的GG2000-II型玻纤格栅，网孔尺寸27327mm。最大抗拉强度60KN/m，延伸率4%。

（2）沥青

根据江苏省的地理位置和气候特征可知，沥青路面施工气候分类属亚热带，沥青混合料所用沥青宜选用AH-50～AH-70，本次试验采用AH-70，即Shell60/70沥青，该种沥青的技术性质试验结果见表3-1。

表3-1 Shell60/70沥青技术性质的试验结果

针入度/0.1mm (25℃、100g、5s) 延度/cm (15℃、5cm/min) ＞150 密度/% 含腊量/% （蒸馏法） 2.063 质量损失% 0.15 软化点/℃ (环球法) 48.0 薄膜加热试验 针入度比% 延度cm(15℃) 79.7 150 溶解度/% (二氯乙烯) 99.8 试验项目64 闪点/℃ 车后不久路面就会出现大面积毁坏，所以选用石料时，应作粘附性试验。

除粘附性外，粗集料的质量控制指标主要还有：集料的压碎值、磨光值。根据压碎值可间接判断石料的强度、吸水率以及集料的针片状颗粒含量。磨光值

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(开口式) （25℃） 284 1.036 （3）石料

沥青集合料粘附性优劣，决定着沥青路面的使用寿命。若粘附性很差，通

东南大学硕士学位论文 第三章 国产玻纤格栅加筋沥青路面抗车辙性能的研究

是路表抗滑性能的保证。

对于江苏省境内的石料调查，主要有：玄武岩、砂岩、石灰岩等，这三种石料根据水煮法做好粘附性试验结果，玄武岩和石灰岩与沥青的粘附性均为4～5级，而砂岩只有2级。这三种石料的其他技术指标性质试验结果见表3-2。

表3-2 三种粗集料的技术性质试验结果

项目 洛杉矶磨耗损失% 压碎值% 磨光值 吸水率 视密度g/cm 含泥量% 粗长扁平颗粒含量% 3玄武岩 9.8 10.6 46 0.08 2.96 0.32 4.7 砂岩 15.3 19.6 50 5.85 2.96 0.92 15.4 石灰岩 26.9 18.1 37 4.97 2.70 0.85 4.5 规范值(高速、一级公路) ≤30 ≤28 ≥42 ≤2 ≥2.5 ≤1 ≤15 从上表中可以看出，只有玄武岩能满足规范要求，故本次试验选用玄武岩。 （4）级配

考虑到格栅与混合料的相互嵌锁作用，确定矿料的最大粒径不超过20mm，采用规范规定的AC-16I型矿料级配，如表3-3所示。

表3-3 AC-16I沥青混合料的矿料级配

级配 19.0 16.0 13.2 通过下列筛孔（标准筛，mm）的重量（%） 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 AC-16I 100 95～100 75～90 58～78 42～63 32～50 22～37 16～28 11～21 7～15 4～8 （5）配合比

由马歇尔试验来确定沥青混合料的油石比，如表3-4所示 表3-4 沥青混合料马歇尔试验结果

油石比(%) 4.0 4.5 5.0 密度(g/cm) 2.54 2.582 2.593 3空隙率(%) 7.2 4.9 3.7 稳定度(KN) 14.6 15.8 14.2 流值(0.1mm) 25.8 28.3 32.3 饱和度(%) 56.9 68.7 76.1 24

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