聚酯玻纤布在高速公路罩面工程中的应用研究(总报告)

1、聚酯玻璃纤维布在公路覆盖工程中的应用研究目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc123788003 目录 PAGEREF _Toc123788003 h III HYPERLINK l _Toc123788004 第 1 章 引言 PAGEREF _Toc123788004 h 1 HYPERLINK l _Toc123788005 1.1研究背景 PAGEREF _Toc123788005 h 1 HYPERLINK l _Toc123788006 1.2国外研究现状及发展趋势 PAGEREF _Toc123788006 h 2 HYPERLINK l _Toc

2、123788007 1.2.1国外研究现状 PAGEREF _Toc123788007 h 2 HYPERLINK l _Toc123788008 1.2.2中国土工合成材料发展趋势 PAGEREF _Toc123788008 h 3 HYPERLINK l _Toc123788009 1.3主要研究内容 PAGEREF _Toc123788009 h 3 HYPERLINK l _Toc123788010 第二章 聚酯玻璃纤维布的工程性能 PAGEREF _Toc123788010 h 4 HYPERLINK l _Toc123788011 2.1土工合成材料原料 PAGEREF _Toc1

3、23788011 h 4 HYPERLINK l _Toc123788012 2.2涤纶玻纤布的成分及特性 PAGEREF _Toc123788012 h 5 HYPERLINK l _Toc123788013 2.3聚酯玻璃纤维布的工程性能 PAGEREF _Toc123788013 h 5 HYPERLINK l _Toc123788014 2.3.1聚酯玻璃纤维布的材料特性 PAGEREF _Toc123788014 h 5 HYPERLINK l _Toc123788015 2.3.2聚酯玻璃纤维布浸沥青试验 PAGEREF _Toc123788015 h 6 HYPERLINK l

4、_Toc123788016 第三章 聚酯玻璃纤维布复合混合物的道路性能研究 PAGEREF _Toc123788016 h 8 HYPERLINK l _Toc123788017 3.1原材料测试及测试分级 PAGEREF _Toc123788017 h 8 HYPERLINK l _Toc123788018 3.1.1原料性质 PAGEREF _Toc123788018 h 8 HYPERLINK l _Toc123788019 3.1.2测试评分 PAGEREF _Toc123788019 h 10 HYPERLINK l _Toc123788020 3.2配合比设计 PAGEREF _T

5、oc123788020 h 12 HYPERLINK l _Toc123788021 3.3混合料12路用性能试验研究 PAGEREF _Toc123788021 h HYPERLINK l _Toc123788022 3.3.1粘合性能 PAGEREF _Toc123788022 h 12 HYPERLINK l _Toc123788023 3.3.2抗永久变形 PAGEREF _Toc123788023 h 16 HYPERLINK l _Toc123788024 3.3.3低温抗裂性 PAGEREF _Toc123788024 h 17 HYPERLINK l _Toc123788025

6、 3.3.4钢筋强度性能 PAGEREF _Toc123788025 h 20 HYPERLINK l _Toc123788026 3.3.5穿透特性 PAGEREF _Toc123788026 h 22 HYPERLINK l _Toc123788027 3.4章节总结 PAGEREF _Toc123788027 h 25 HYPERLINK l _Toc123788028 第4章聚酯玻璃纤维布复合沥青混合料的疲劳特性研究 PAGEREF _Toc123788028 h 26 HYPERLINK l _Toc123788029 4.1疲劳试验设计 PAGEREF _Toc123788029

7、h 26 HYPERLINK l _Toc123788030 4.1.1负载控制方式的选择 PAGEREF _Toc123788030 h 26 HYPERLINK l _Toc123788031 4.1.2负载波形和频率 PAGEREF _Toc123788031 h 26 HYPERLINK l _Toc123788032 4.1.3试验温度 PAGEREF _Toc123788032 h 27 HYPERLINK l _Toc123788033 4.2应力控制 ( MTS ) 疲劳测试 PAGEREF _Toc123788033 h 27 HYPERLINK l _Toc12378803

8、4 4.2.1试样成型 PAGEREF _Toc123788034 h 27 HYPERLINK l _Toc123788035 4.2.2疲劳试验结果及分析 PAGEREF _Toc123788035 h 27 HYPERLINK l _Toc123788036 4.3应变控制 ( UTM ) 疲劳测试 PAGEREF _Toc123788036 h 29 HYPERLINK l _Toc123788037 4.3.1试验模型和试样成型 PAGEREF _Toc123788037 h 31 HYPERLINK l _Toc123788038 4.3.2测试结果与分析 PAGEREF _Toc

9、123788038 h 31 HYPERLINK l _Toc123788039 4.4水浸疲劳试验 PAGEREF _Toc123788039 h 36 HYPERLINK l _Toc123788040 4.4.1实验设计 PAGEREF _Toc123788040 h 36 HYPERLINK l _Toc123788041 4.4.2测试结果与分析 PAGEREF _Toc123788041 h 37 HYPERLINK l _Toc123788042 4.5章节总结 PAGEREF _Toc123788042 h 37 HYPERLINK l _Toc123788043 第五章聚酯玻

10、璃纤维布对反射裂纹的防治研究 PAGEREF _Toc123788043 h 39 HYPERLINK l _Toc123788044 5.1概述 PAGEREF _Toc123788044 h 39 HYPERLINK l _Toc123788045 5.2反射裂纹现象及其成因 PAGEREF _Toc123788045 h 39 HYPERLINK l _Toc123788046 5.2.1反射裂纹现象 PAGEREF _Toc123788046 h 39 HYPERLINK l _Toc123788047 5.2.2反射裂纹形成原因 PAGEREF _Toc123788047 h 40

11、HYPERLINK l _Toc123788048 5.3反射裂纹评价方法研究 PAGEREF _Toc123788048 h 42 HYPERLINK l _Toc123788049 5.3.1研究方法 PAGEREF _Toc123788049 h 42 HYPERLINK l _Toc123788050 5.4.2冲击韧性试验设计 PAGEREF _Toc123788050 h 42 HYPERLINK l _Toc123788051 5.4.3测试结果与分析 PAGEREF _Toc123788051 h 43 HYPERLINK l _Toc123788052 5.4荷载型反射裂纹力

12、学分析与实验模型设计 PAGEREF _Toc123788052 h 43 HYPERLINK l _Toc123788053 5.4.1计算模型、假设和分析方法 PAGEREF _Toc123788053 h 43 HYPERLINK l _Toc123788054 5.4.2计算结果与分析 PAGEREF _Toc123788054 h 44 HYPERLINK l _Toc123788055 5.4.3实验模型设计分析 PAGEREF _Toc123788055 h 44 HYPERLINK l _Toc123788056 5.5加载式反射裂纹室 PAGEREF _Toc12378805

13、6 h 45模拟试验及结果分析 HYPERLINK l _Toc123788057 5.6章节总结 PAGEREF _Toc123788057 h 47 HYPERLINK l _Toc123788058 第六章试验道路铺装、施工技术总结及经济分析 PAGEREF _Toc123788058 h 48 HYPERLINK l _Toc123788059 6.1试验路面铺装 PAGEREF _Toc123788059 h 48 HYPERLINK l _Toc123788060 6.1.1原路面状况调查评价 PAGEREF _Toc123788060 h 48 HYPERLINK l _Toc1

14、23788061 6.1.2聚酯玻璃纤维布的工程实践 PAGEREF _Toc123788061 h 49 HYPERLINK l _Toc123788062 6.2施工技术总结 PAGEREF _Toc123788062 h 49 HYPERLINK l _Toc123788063 6.2.1不同处理对象的施工总结 PAGEREF _Toc123788063 h 49 HYPERLINK l _Toc123788064 6.2.2施工过程及注意事项 PAGEREF _Toc123788064 h 50 HYPERLINK l _Toc123788065 6.3经济效益分析 PAGEREF _

15、Toc123788065 h 50 HYPERLINK l _Toc123788066 6.4章节总结 PAGEREF _Toc123788066 h 52 HYPERLINK l _Toc123788067 第7章结论 PAGEREF _Toc123788067 h 53 HYPERLINK l _Toc123788068 7.1本研究的主要结论 PAGEREF _Toc123788068 h 53 HYPERLINK l _Toc123788069 7.2进一步研究的问题 PAGEREF _Toc123788069 h 53 HYPERLINK l _Toc123788070 参考文献 P

16、AGEREF _Toc123788070 h 54第一章介绍1.1 研究背景1990年代以来，中国掀起了公路建设的高潮。十多年来，我国公路总里程不断增加。截至2004年，随着公路等级的不断提高，近一倍，是世界大加拿大，仅次于美国，居世界第二.根据国家公路发展规划，预计到2010年，“五纵七横”国道干线基本建成2万公里。 50以上。在高速公路上，沥青路面以其良好的力学性能、光滑耐磨的表面、平稳舒适的行驶性能、粉尘少、振动小、噪音低、工期短、施工方便等优点受到世界许多国家的青睐。维护。受到青睐，广泛应用于高速公路。例如，到1989年，美国的沥青路面占全国公路路面的94%，日本的公路沥青路面占94%

17、由于沥青路面对温度、降水和日照等自然因素非常敏感，经过自然气候的长期侵蚀，沥青材料会不断老化，加上交通量和交通负荷逐年增加，路面易产生疲劳开裂，路面易产生疲劳开裂。渗水会导致路基变软，路面形成坑洼，导致路面快速损坏，增加车辆磨损和油耗，降低驾驶舒适性。按照国外的一般情况，公路沥青路面交货后的长度是十年，短期是五六年需要修补一次。 1980年代，美国对沥青路面的实际使用寿命进行调查，指出根据AASHTO路面设计方法，沥青路面的设计使用寿命为20年，但实际使用寿命仅为812年，远低于设计标准。在我国，一方面，由于高速公路沥青面层所用材料种类繁多，施工水平参差不齐，加之施工工期普遍较短，工期较多，各

18、路段施工质量相同。高速公路明显不同。 , 大部分公路沥青路面在通车23年内都出现不同程度的损坏，性能和服务水平不尽如人意。另一方面，由于我国部分高速公路通车后车流量迅速增加，超载超载严重，受天气、降水等因素影响，路面质量持续下降。 .扩建部分将逐渐进入破坏阶段（事实上，部分高速公路已经遭受大面积破坏）。因此，为恢复路面性能，提高道路通行能力，公路覆盖工程将成为未来高等级公路建设、管理和养护部门的一项艰巨任务。我国高等级公路路面结构一般采用半刚性基层沥青路面，通常由半25cm刚性40cm基层、半20cm刚性40cm材料基层和15cm沥青18cm面层组成。这种半刚性路面具有结构承载力强、荷载传递能

19、力强、造价低等优点。然而，由于超载、恶劣天气和质量控制，一些早期损坏已经发生，如裂缝、坑洼、搅拌、剥落、车辙槽等1 半刚性基材有明显的干缩和温缩，容易出现裂纹。在车辆载荷和冷却作用下，基层裂缝会反射到沥青面层，形成反射裂缝。反射裂缝是我国沥青路面早期损坏的主要原因；疲劳裂缝也是薄层沥青路面的病害之一。在轴荷的反复作用下，层底的弯曲拉应力保持在较高水平，车辆的反复作用会导致沥青面层疲劳开裂。反射裂纹和疲劳裂纹出现在表面底部，修复非常困难。此外，面层裂缝破坏后，大量雨水进入沥青面层，滞留在沥青混凝土的孔隙中，影响路基的强度和稳定性，特别是在反复作用和循环中由交通负荷产生的动态水压。在温度变化的作用

20、下，裂缝迅速向周围扩展，同时沥青和骨料剥落，局部沥青混凝土松动，骨料被车轮甩出，路面受到破坏。坑洼。基坑的破坏程度取决于自由水进入沥青表层的深度。当裂缝穿透整个表层厚度时，游离水到达基层顶面，还会伴随着抽水、网眼开裂等破坏。关于水对路面的危害，长期以来一直受到人们的关注。 1942年，穆恩首先对美国48个州的路面排水进行了调查。结果表明，几乎所有严重损坏的路面都与进水直接或间接有关。 1973年，美国联邦公路管理局对路面排水系统进行了全面研究。经测试，进入空隙的自由水在驱动载荷作用下会形成高孔隙水压力和高速水流，压差可达69%。 kPa ，流量可达0.15m/s （客车经过时）或0.90m/s

21、 （货车经过时）；同时，TJWaters研究指出，对于沥青路面，冲刷引起的泵送会加速路面不规则裂缝和坑洼的形成和发展。影响底座的稳定性，导致路面损坏。因此，在对半刚性沥青路面进行养护时，必须充分考虑沥青路面的水害，采取相应符合技术经济要求，在对现有半刚性沥青路面进行养护时，利用老路的结构强度，采取合理、经济的养护措施，以适应当前的交通状况，从而延长使用寿命的路。为了提高道路的经济实用性，土工布自 1920 年代以来由于其高强度、化学稳定性和经济性而被广泛使用并被公认为路面养护中的增强材料 Barksdale (1991) , Huang ( 1993) , Koerner ( 1994) 和

22、Smith 等人 (1995)。在路面应用中，车辙可以部分减少，但其主要作用是通过硬化路面来分散应力并减少水进入下层路面 Barksdale (1991) ，在负载相关的疲劳损坏方面表现出良好的效果。尽管有这些优点，但最初的担忧是沥青混合物的高温可能会导致增强织物材料的收缩，而由于交通负载导致的剪切应力可能会导致覆盖材料的滑动 Barksdale (1991 )。为了提高路面的性能，路面使用了多种土工布材料，包括土工布和塑料格栅。一些研究人员指出，土工布在防止反射裂缝和热损伤方面无效 Barksdale (1991)、Button 和 Lytton (1987) 以及 Lytton (1989

23、)。但在理想条件下，也有一些成功的例子 Abdelhalim (1983) 和 Barksdale (1991) ，减少了水对路面结构的渗透并与下层隔离，从而大大提高了路面性能。总之，新型沥青涂层技术必须满足延缓裂缝发生、缓解裂缝发展、有效防止雨水渗入、有效提高路面强度的要求。目前，我国对加铺技术常用的养护方法是在原有开裂路面上加一层沥青加铺层。但使用一段时间后，原来的裂缝会反映在新铺设的沥青表面上，这个过程比想象的要快得多。为了防止裂缝快速反射，一般采用较厚的沥青层，这样不仅可以降低层内的荷载应力和温度应力，而且可以增加下伏基层潜在裂缝的向上反射距离，但投资成本太高；常用的方法是4cm将5c

24、m旧面层磨平，再铺一层玻璃钢格板，再铺沥青混合料；但这两种处理方案并不能有效处理裂缝，在交通荷载作用下裂缝会重新出现。重新向上发展，一般会在短时间内导致覆盖物的重新破坏。其次，虽然玻纤格栅对缓解裂缝有一定的作用，但由于玻纤格栅是一种格栅类材料，它与沥青层的接触是点线接触，所以加固效果不充分；另外，玻璃钢格栅不具备防水功能，上层的水分渗入旧裂缝中，会加速路面的破坏。因此，一种既能加固沥青面层又能防水的新型材料被用于沥青路面的覆盖，从而聚酯玻璃纤维布是玻璃纤维和聚酯纤维的混合物。它具有玻璃纤维的强度和聚酯纤维的柔韧性。是一种能有效防止反射裂缝的新型岩土材料。因此，研究这种新材料在我国公路养护中的应

25、用，对于提高公路养护技术、延长路面使用寿命具有重要的研究和应用价值。1.2 国外研究现状及发展趋势1.2.1国外研究现状我国工程应用行业，尤其是道路建设行业的土工合成材料发展较晚，其应用过程可分为三个阶段：1980年代中期以前的起步阶段； 1980年代中期至1990年代中期的发展阶段； 1990 年代后期开始的逐渐成熟阶段。 1980年代初，无纺布用于铁路工程和水利工程。截至1986年，我国土工布总产量约为100万平方米。在 1990 年代，土工合成材料被广泛用于道路工程。目前主要用于以下几个方面：（1）路堤加固和软弱地基处理； （2）路基回填加固； (3) 过滤、排水和路基保护； ( 4 )

26、路面防裂、土工合成材料材料在路面工程中的应用主要是减少或减少反射裂缝的数量或程度，减少沥青路面的车辙。土工合成材料虽然能适当提高基层的疲劳寿命，降低路面的车辙程度，但应用效果并不理想。土工合成材料在国外的应用已有多年历史。 1926年，美国北卡罗来纳州的高速公路使用棉纤维土工布修建高速公路。 1930年代末或1940年代初，聚氯乙烯薄膜在岩土工程中用于防渗；在 1950 年代后期，RJ Barrett 在美国佛罗里达州使用聚氯乙烯织物作为沿海混凝土护岸，以取代传统的沙子。石料过滤层； 1956-1957年，著名的荷兰三角洲工程使用编织土工布加固防潮坝； 1960年代，合成纤维土工布在美国、欧洲

27、和日本逐渐普及。 1970年代，美国使用聚丙烯（PP）针刺无纺布解决沥青路面开裂问题。 1980年代初，加拿大诺丁汉大学的布朗教授和滑铁卢大学的汉斯教授，经过三四年的实验研究，首先采用10000m2目前，世界发达国家在产品品种、质量、应用广度和深度等方面发展速度快于发展中国家，尤其是在北美，而在欧洲，德国、法国等西欧国家荷兰、意大利发展较快，亚洲主要是发展较快的日本、马来西亚和中国。国外产品种类多，规格齐全。无纺布、合成纤维和复合材料种类占很大比例。美国欧文斯科宁公司是世界上最大的玻璃纤维制造商之一。在全球拥有20家玻璃纤维工厂，年产连续玻璃纤维65万吨，销售额10亿美元，占公司总销售额。的1

28、/5 。 2001年推出的聚酯玻璃纤维布，已广泛应用于密苏里州堪萨斯城、佛罗里达州莱克兰、加利福尼亚州奥维尔、阿肯色州德州等多个项目，主要用于旧路面性能修复，抗裂性和桥面防水。 ，表1.1列出了几个具有代表性的项目，并统计了聚酯玻璃纤维布的效果。表 1.1 国外聚酯玻璃纤维布的应用统计聚酯玻璃纤维布申请地点实践时间实用内容道路性能观察堪萨斯城并列，美里2001.08土工布与涤纶玻纤布（ 1500m2）盖（ 1.95in涤纶玻纤布除少量裂纹外整体性能良好佛罗里达，湖区2001.02或1.5in旧沥青路面裂缝上的2in热沥青覆盖物，聚酯玻璃纤维布500m除了涤纶玻纤布近两年路用性能好外，其他新盖3

29、个月就有裂痕密歇根州，腰带上2001.05土工布与聚酯玻纤布实施路面的比较( )1000m目前没有区别伊利诺伊州，芝加哥2002.09土工布与涤纶玻纤布路面（ 4000m2在城市街道实施，道路性能很好，土工布施工不太方便怀俄明州（ 3000m2）、阿肯色州（ 22000m2）、俄亥俄州遵守柯东（ 1.2.2中国土工合成材料发展趋势面对法国圣戈班、美国欧文斯科宁和PPG的巨大市场积累，中国玻纤土工合成材料行业悄然打破国外品牌数十年的市场垄断。岩土合成材料的发展将从纺织技术的生产转向各种实际工程需要的生产。复合土工布是国外大公司近年来开发的产品。其产品包括排水管及土工布等复合材料、机织布及无纺布、

30、大流量排水板及土工布等多种新型复合材料。我国在这方面还处于起步阶段。现有的复合产品有复合土工膜、针刺编织与无纺复合土工布、无纺复合结构排水管，目前还处于试生产和试制阶段。据有关专家预测，公路养护中玻璃纤维土工布的年用量为3000万平方米。此外，未来十年，中国将建设高速公路，11600km即平均每年1000公里左右。将使用玻纤土工布2000万平方米，即总需求量将超过5000万平方米，这表明玻纤土工布特别是复合土工合成材料在我国具有广阔的发展和应用1.3主要研究内容聚酯玻纤布是一种新型复合土工合成材料，国外尚未研究。本文拟从以下几个方面进行探索和研究：(1)通过实验室试验研究了聚酯玻璃纤维布的物理

31、力学性能；对聚酯玻璃纤维布与沥青面层的层间粘合效果进行了分析评价。通过室内试验评价了聚酯玻璃纤维布复合沥青混合料的低温性能、抗永久变形性能和渗透性。(3)通过应力控制和应变控制疲劳试验，研究和讨论了聚酯玻璃纤维布复合沥青混合料的疲劳性能和评价方法。聚酯玻纤布的防裂效果。(5)铺设试验路，根据施工情况总结涤纶玻纤布的施工工艺，评价涤纶玻纤布的使用效果和经济性。章聚酯玻璃纤维布的工程性能玻璃纤维-聚酯铺路垫是欧文斯科宁随着土工合成材料的发展而开发的一种新型土工合成材料。 Koerner (1994) 定义土工合成材料是一种可渗透的土工织物材料（ Synthetic ） ，通常用于土壤、岩土工程或其

32、他岩土工程材料，以提高人造产品、结构或系统的性能并降低成本。 公路土工合成材料应用技术规程（JTJ/T109-98）将土工合成材料定义为：以合成聚合物为原料制成的各类产品，是岩土工程中最常用的合成材料类型。一般术语。它可以放置在岩土或其他工程结构的零件、表面或结构层之间，具有加固、保护岩土和其他结构的作用。土工合成材料的历史比较短，1970年代以后逐渐形成了一门新学科。进入1980年代后，发展迅速。目前已广泛应用于水利、水电、公路、铁路、建筑、海港、矿山、军事等工程领域。土工合成材料的种类很多，早期分为土工布（Geotextile）和土工膜（Geomembrane）（ JPGiroud and

33、 J.Perferri in 1977），分别代表透水和不透水的合成材料。近十年来，一大批以合成高分子为原料的其他类型土工合成材料层出不穷，复合材料和特种材料产品大量涌现，已超越“织物”范畴和“膜” 。 1983 年，JE Fluet 建议使用术语“土工合成材料”来描述各种类型的材料。如今，较为一致的观点体现在土工合成材料应用技术规程（GB 50290-98）中，将土工合成材料分为土工布、土工膜、特种土工合成材料和复合土工合成材料四类。 （图 2-1 ） 。图 2-1土工合成材料的分类土工合成材料主要用于工程建设中的过滤、排水、隔离、加固、护坡和防渗。土工布在路面系统中的应用集中在防止细颗粒进

34、入砾石基层、在路面系统中排水或过滤水以及防止或延缓反射裂缝 Abdelhalim (1983)、Barksdale (1991) 和 Koerner (1994)。相关研究证明，虽然土工合成材料的应用增加了路面系统的强度，但土工合成材料的应用是为路面结构体系设计的，而不是为增强夹层的强度而设计的。2.1 土工合成材料原料用作土工合成材料的聚合物一般有：聚乙烯（Polyethy：PE）、聚丙烯（Polypropylene：PP）、聚酯（Polyester：PET）、聚酰胺（Polyamide：PA）、聚乙烯醇（Polyvinylalchohol：PVA）、聚氯乙烯（Polyvinglchlori

35、de： PVC）、聚丙烯（Polyacrylonitvritle：PAN）、聚烯烃（Polyolefin：PO）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene：PTFE）、聚氨酯（Polyurethane：PUR）、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚苯乙烯（ PS ）等.虽然生产土工合成材料的原料相同，但由于聚合物分子量、结晶、添加剂和加工方法的不同，土工合成材料在外观和力学性能上有很大差异。2.2 聚酯玻璃纤维布的成分及特性玻璃纤维-聚酯铺路垫是一种复合土工合成材料，由60%的玻璃纤维和40%的聚酯纤维组成。经研究，与其他土工布相比，涤纶玻纤布具有以下特点2：抗拉强度高

36、，伸长率低；没有长期蠕变。涤纶玻纤布不蠕变，保证产品可以长期使用；良好的高温稳定性。涤纶玻纤布的熔点在230以上，当时涤纶玻纤布的230理化性能稳定。因此，热沥青混凝土下的160稳定性不受任何影响；与沥青及沥青混合料相容性好。一般将沥青粘稠油均匀喷洒在开裂的路面上，然后铺设土工布夹层。热铺层应能吸附织物下的粘性油，使其饱和，因此要求织物具有良好的吸附能力，聚酯玻璃纤维布满足此要求。化学稳定性好，经过特殊处理的涤纶玻纤布可以防止各种化学侵蚀，抵抗生物侵蚀和气候变化。涤纶玻纤布与胶层油形成防水层。即使表层有裂缝，也能有效防止地表水的渗入，从而保证基材不被破坏。施工无正反面，不易起皱，施工方便。聚酯

37、玻璃纤维布主要用于路面养护。目前的具体应用包括：高速公路、路面覆盖物、停车场、透水路面、机场路面等。2.3 涤纶玻纤布的工程性能玻纤-涤纶铺路垫是继土工布、土工格栅、条状聚合物之后发展起来的一种新型复合土工合成材料。相关研究表明，所有基于聚合物的产品都具有粘弹性，与沥青混合料的特性相似，因此与沥青混合料具有良好的相容性。很多工程实践表明，玻璃纤维格栅和沥青材料的孔径大小，尤其是上层沥青混合料，可以提供很好的嵌入效果，还可以分散应力，但不能防水；土工布可以防止渗水，但是当热沥青混合料摊铺温度超过该温度时，土工布160的性能可能会不稳定；而涤纶玻纤布克服了两者的缺点。本文主要研究聚酯玻璃纤维布能否

38、提高公路覆盖层的抗裂、抗水、抗车辙（永久变形）和加固等路面性能。自2001年以来，聚酯玻璃纤维布在美国许多州（米利州、佛罗里达州、宾夕法尼亚州、加利福尼亚州、俄亥俄州）的许多工程实践中得到了广泛的应用。使用乳化沥青作为布中的粘油，不能发挥粘合作用；涤纶玻纤布能更好的应对路面裂缝、水渍、车辙等病害。2.3.1涤纶玻纤布的材料特性本次试验选用1#和2#两种新型聚酯玻璃纤维布，均为美国欧文斯科宁公司生产的玻璃纤维和聚酯纤维复合土工材料。它们用于高速公路。路面施工和养护工程中的裂缝预防和防水。根据试验程序，对各种聚酯玻璃纤维布的物理力学性能进行了测试4，每个指标测试了6个平行试样。主要试验技术参数的平

39、均值见表2.1 。表 2.1两种聚酯玻璃纤维布的主要技术参数试点项目单元平均值参考标准1#2#单位面积质量克/米2136328ASTMD5261厚度（2kPa）毫米0.691.29ISO9863-90抗拉强度吨千牛/5cm0.2181.818SL/T235-1999W0.1880.058拉伸伸长率_吨%67.16SL/T235-1999W65梯形撕裂吨千牛二十二319ASTMD4532W1912握力吨238232ASTMD4632W14776握持伸长率吨%105.5W154.83马伦爆破强度千帕395317ASTMD3786沥青吸收升/米21.14-Tex-616-J收缩%00Tex-616-

40、J熔点C230230ASTMD276【注】：本试验受水科院委托，检验单位：美国欧文斯科宁公司。只负责来样。 T 代表纵向， W代表横向。试验结果分析： GB50290-98 路面和道路反射裂缝防治：土工布的单位质量不应大于200g/m 2 ；极限抗拉强度应大于8kN/m，耐温性应在170以上。 JTJ/T019-98规定增强材料应满足纵向抗拉强度大于6kN/m、横向抗拉强度大于5kN/m、拉伸模量大于100kN/m。本试验中1#涤纶玻纤布的伸长率略大于同类玻纤土工布，其极限抗拉强度纵向为4.36kN/m，横向为3.76kN/m 。随着新材料的发展，土工合成材料的合理标准需要进一步研究，提出合理

41、的强度指标，以利于新材料的推广应用。2.3.2聚酯玻璃纤维布浸沥青试验道路上的交通负荷是一种连续的、重复的负荷。当车辆通过路面层的某一点时，会经历一个从受压到受拉再到受压的循环过程。聚酯玻纤布用于公路覆盖工程，它与胶层油形成夹层，存在于路面结构中。路面是由骨料、沥青和聚酯玻璃纤维布组成的复合结构，必须将玻璃纤维布视为复合结构的一部分，而不必单独考虑材料的比强度或材料性能。为此，在将聚酯玻璃纤维布浸泡在沥青中后，对复合体进行相关的性能测试是非常有必要的。2.3.2.1 抗拉强度测试SL/T235-1999的要求10cm形成矩形（ ）窄条状拉伸试验片5cm，进行条状拉伸试验。测试温度15显示为 2

42、图2-2 浸泡沥青试条拉伸试验结果从图中可以看出，由于2#纵向钢筋的作用，其抗拉强度最大；其次是1#聚酯玻纤布试样，其最大抗拉强度为1.23kN/ 5cm，1#的伸长率较小；最小的是2#横向，由于加强条的缝合，破坏了它的完整性。2.3.2.2 动态剪切流变(DSR) 测试将聚酯玻璃纤维布浸泡在沥青中，相当于将聚酯玻璃纤维布在沥青中间，用纸板夹住成型试件，然后在动态流变仪（Dynamic Shear Rheo）下测量其动态性能仪表，简称 DSR）。用模量、抗拉强度等指标来评价聚酯玻璃纤维布的整体效果。动态剪切试验确定的主要指标是复数剪切刚度模量（也称为复数弹性模量）G*和相位角，以确定失去的剪切

43、柔量（车辙因子） G * /sin的倒数。相位角值越大，载荷下模量的粘性分量越大，即不可逆变形分量越大。 G * /sin 值越大，高温下的流动变形越小，抗车辙能力越强，即材料的抗流动变形能力越强3 。各种土工材料在沥青中的动态剪切流变试验结果见下表2.2和表2.3 。不同土工布0浸泡沥青试件G * /sin 动态剪切流变G * /sin 1#聚丙烯（聚丙烯）吃_（干净的沥青）2#兆帕1671.39166.69283.93458.95（PP）的车辙因子G*/sin最小。因此，其抗车辙能力为：1#2#NAPP。不同温度下不同土工布浸渍沥青试样的粘弹性模量（ Viscous Modulus ）统计

44、表温度（）051525401#6.89E+076.81E+074.89E+074.04E+072.52E+07聚丙烯 (PP)5.63E+075.69E+073.89E+072.13E+074.39E+06整洁的沥青（Neat ）6.21E+076.04E+073.38E+071.15E+071.20E+062#6.11E+075.94E+074.95E+071.68E+075.82E+06表2.3给出了不同材料试样在不同温度下的粘弹性模量（ G * sin ） ，粘弹性模量随着试验温度的升高而降低。从图2-3中温度与相位角的关系可以看出，不同材料的相位角随着温度的升高而逐渐增大。图 2-4

45、显示了不同试样在不同温度下的复模量变化。图 2-3不同温度下的相位角变化温度下沥青混合料的复模量比较通过对测试结果的分析，可以得出以下结论：1 #聚酯玻璃纤维布试件的相角明显低于聚丙烯和纯沥青试件的相角。纯沥青试样的相角最高，其次是聚丙烯沥青试样；这说明含有1#聚酯玻璃纤维布的试件很难产生永久变形。添加1#聚酯玻璃纤维布的试件的复数模量和G*/sin值最大，即最硬，添加2#次之，添加聚丙烯次之；提高抗永久变形能力，改善路面的路面性能。在相同温度、不同应变下， 1#聚酯玻璃纤维布试件的粘弹性模量最高。第三章聚酯玻璃纤维布复合混合物的道路性能研究对三种不同牌号的沥青混合料AC-20I、AK -13

46、A、SAC-20与聚酯玻纤布复合材料进行了相关路用性能试验，并对有无聚酯玻纤布的沥青混合料进行了对比分析。出去。对比分析了玻璃纤维织物的剪切强度、粘结强度、低温抗裂性、抗车辙性能和抗渗性能。酯玻璃纤维布的应用提供了依据。3.1 原料测试及测试分级3.1.1原材料特性3.1.1.1 沥青本研究选用了两种沥青，即埃索AH-70 #普通沥青和科里奥利SK70 # SBS改性沥青。两种沥青的检测指标和技术要求见表3.1 。表 3.1沥青试验指标及技术要求试点项目单元测试指标技能要求AH-70 #SK70 # SBS贾华JS K穿透 ( 25, 100g, 5s)0.1mm63666080 60渗透指数

47、 PI-0.910.77- -0.2延展性 ( 15, 5cm/min)厘米15098.8 100实测软化点 T R&BC48.5824454 55闪点C290-230-蜡含量%1.95310 3 230密度，25克/厘米31.0431.030实测实测溶解度%99.699.2799.0 _99.0 _布氏粘度，135帕斯420-实测-弹性恢复，25%-97- 65TFOT 后的残差质量损失%00.046 0.8 1.0渗透率，25%7677.3 55 60延展性，5厘米127二十二 5020 _测试方法：T0604-2000、T0605-1993、T0606-2000、T0611-1993、T

48、0615-2000、T0603-1993、T0607-1993、T0625-2000、T0609-1993、T0662-2000。3.1.1.2 骨料本研究中使用的骨料是石灰石和玄武岩。根据检测规程6 ，对骨料的各项指标进行检测。 032-94) 请求7 。试验指标及技术要求见表3.2和表3.3 。表 3.2粗骨料检测指标及技术要求试点项目单元测试指标技能要求石灰石玄武岩JHJW粉碎价值%17.910.4 28 28洛杉矶减员损失%15.910.4 30 30表观密度克/厘米32.7462.907 2.500 2.500吸水率%0.60.87 2.0 2.0附着力班级444 _4 _针状内容%

49、7.23.5 15 15洗涤方法%0.5- 1.0 1.0抛光值 (PSV)-50- 42坚固%-1.69- 12测试方法：T0316-2000、T0317-2000、T0308-2000、T0616-1993、T0312-2000、T0302-2000、T0321-1994、M0303-1994。表 3.3细骨料检测指标及技术要求试点项目单元测试指标技能要求石灰石玄武岩JHJW表观密度克/厘米32.7392.833 2.500 2.500沙当量%9188 60 60测试方法：T0330-2000、T0334-19943.1.1.3 矿物粉本次试验选用的矿粉为某厂生产的石灰石矿粉。该矿粉的技术

50、指标符合条例（JTJ 032-94） 7的要求。实际试验指标值及技术要求见表3。 .4 . _表 3.4石灰石粉的检测指标及技术要求试点项目测试指标技能要求表观密度（g/ cm 3 ）2.719 2.50亲水系数0.6 1.0水分含量 （）0.5 1.0外部的无结块无结块塑性指数-粒径范围(%)0.6mm1001000.15mm10090100 d f b e c g h 。)根据剪切曲线，剪切试验曲线基本表明层间剪切应力随位错位移的增加呈线性增加。试件破损后，不含聚酯玻璃纤维布的试件抗剪性能显着。减小，破坏曲线基本相似，但可以清楚地比较不同粘结层结构的抗剪强度。( 3 )经计算，路面或路面下

51、的5cm剪力在0.18 0.40 MPa之间。抗剪强度远大于0.40 MPa ，满足路面使用要求。3.3.1.2 拉力测试为了测试沥青路面层之间或沥青混合料本身的粘结强度，进行了拉拔试验。对于使用聚酯玻璃纤维布的沥青混凝土路面，可通过拉力试验来测试在原路面或基层中加入聚酯玻璃纤维布后，表面或路面之间的附着力，以及聚酯玻璃纤维布与表面/附着力的差异。的路面沥青混合物。在这个测试样品中，车辙板首先是通过车轮滚压法形成的。成型一两天后，将型芯钻孔或锯成直径为 0.0052mm的1圆形试片 用环氧树脂粘住拉头一天，保持至少 24 小时，直到拉头粘合牢固，然后进行拉力测试。拉丝速度手动10mm/分钟控制

52、，测试数据半自动采集。拉伸试件及试验装置示意图如图3-10所示。图 3 - 10 拉拔试样示意图（左）和拉拔试验设备图纸（右）聚酯玻璃纤维布/网格等不同界面夹层的路面覆盖层，拉力试验结果可能有四种情况：格子的附着力和被覆沥青混合料本身的附着力很强； b) 从原路面与聚酯玻纤布/格栅拉扯，说明原铺装不聚酯玻纤布/格栅之间的附着力低于罩面胶本身及其对聚酯的附着力玻璃纤维布/网格； c) 从覆盖层到聚酯玻纤布/格子断裂，说明原路面与聚酯玻纤布/格子的附着力高于覆盖层混合物和聚酯玻纤布/格子的附着力。结力； d) 从覆盖层的复合部分拉下，这意味着聚酯玻璃纤维布/网格与复合材料之间的结合力大于复合材料本

53、身的结合力。因此，可以从拉丝情况来判断层间的粘合强度和混合物本身的粘合力。本次拔出试验的试验结果如表3.12所示。表 3. 12拉力测试结果统计表25编号混合结构类型拉拔强度（MPa）平均拉伸强度 (MPa)1234一个纯混合物标本0.470.50.650.4430.516b1#涤纶玻纤布0.4890.440.520.4430.473C2#涤纶玻纤布0.4840.3460.5140.4790.456d改性乳化沥青0.4480.6060.57-0.541e玻璃钢格栅0.6120.720.670.730.683F热沥青0.5820.4610.5120.5400.498G两层1#，两层粘油0.555

54、0.550.5160.4370.515H两层1#，一层粘油0.4760.4480.4160.3920.433【注】：g的第一层粘油第一次为0.70 .9L/m 2 ，第二次为0.20 .5L/m 2 。 h 只喷1.11 .3L/m 2 的粘性油一次。拔出试验结果分析根据拉拔试验结果，钢桥面板环氧树脂沥青结合层的结合力一般在1.75MPa左右，而普通热沥青混合料的结合力通常小于0.8MPa。 ，粘合力会增加。由测试过程可知，部分试件从上层与层间界面的交界处拉脱，部分试件从下层与层间界面的交接处拉脱，还有相当一部分试件从下层与层间界面的交界处拉脱。被从沥青混合料部分拉下的覆盖层。 .同时，从试验

55、结果可知，各种沥青混合料的抗拉强度为e d a g f b c h，但差别不大。在实践中，粘合效果可能会更好，因为较低的车辙试样可能无法完全模拟旧路面。3.3.1.3 粘合性能测试总结剪切试验结果表明，加入聚酯玻璃纤维布后，胶层的抗剪切力和抗拉力下降。英国诺丁汉大学土木工程系文献 13 介绍了土工格栅在路面工程中的应用。研究表明，土工格栅的使用将使覆盖层与旧路面之间的抗剪阻力降低20%左右，有利于抑制反射。裂缝。由于涤纶玻纤布（特别是2#纵筋）改变了贴面与基层的接触条件，所以涤纶玻纤布的种类会影响粘合层的力学性能。聚酯玻纤布虽然不同程度地削弱了层间的抗剪力，但仍比路面的抗剪应力大0.180.4

56、0MPa ，满足路面的要求。在拉拔试验中，聚酯玻璃纤维布夹层的附着力没有明显下降，相关研究1 4 1 5 表明，当沥青覆盖层与旧路面层板之间或之间的接缝垂直时路面与基层分离时，只要将开放式围护结构控制到一定程度，由于覆盖层厚度与胶粘剂性能的差异，覆盖层内的应力都会不同程度的降低。层。添加聚酯玻璃纤维布的目的是发挥其强度和高韧性，使聚酯玻璃纤维布与沥青粘油层形成应力吸收膜，在覆盖层与旧沥青或旧水泥混凝土板之间或路面和基层。在它们之间形成缓冲层以避免应力集中以减缓或抑制反射裂纹。3.3.2抗永久变形为了确定沥青混合料的高温车辙（永久变形）抗性，通常用动态稳定性来表示并比较抗车辙（永久变形）能力。车

57、辙试验是评价沥青混合料抗车辙性能的一种比较简单有效的试验方法。试验依据沥青与沥青的要求，对中粒沥青混合料，将沥青混合料成型为300mm 300mm( 50mm+ 40mm)车辙板试样。在相同的轨道60温度下，轮压为0.7MPa反复轧制一定时间形成汽车，以车辙深度（总变形量）和动力稳定性（每个车辙所需碾压次数1mm）作为抗车辙性能的评价指标沥青混合料的能力。沥青混合料试件的动力稳定性按式（3.2）计算：(3.2)式中： 沥青混合料的动态稳定性，次/mm；对应于时间t 1 ，mm；对应时间t 2 的变形，mm；试验机类型的修正系数；试件系数；- 测试轮的往复滚动速度，通常为42次/分钟。测试中使用

58、了五种试样。基层为 AC-20I 普通沥青混合料，上层为 AK-13A防滑沥青混合料，三个平行试件。平均测试结果见表 3.13和图 3。 3-11 显示：表 3 13沥青混合料车辙试验结果代码混合型最大变形（mm）动态稳定性 DS(次/毫米)一个AC-20I(A)+AK -13A(K)5.91900bAC-20I(A)+1#+AK -13A(K)4.761340CAC-20I(A)+2#+AK -13A(K)4.961188dAC-20I(A)+乳液+AK -13A(K)4.981077图3-11车辙试验动态稳定性和总60变形试验结果对比测试结果分析：(1)从测试图来看，动态稳定性的优缺点如下

59、：bcda。即含有1#聚酯玻璃纤维布的沥青混合料的动态稳定性最大，未经任何处理的沥青混合料的动态稳定性最小；(2)从图中可以看出，含聚酯玻纤布的沥青混合料的总变形量小于未经任何处理的基础样，含聚酯玻纤布的沥青混合料的抗车辙性能略增强。就聚酯玻纤布沥青混合料而言， 1#聚酯玻纤布沥青混合料的抗车辙（永久变形）能力更好。3.3.3低温抗裂性3.3.3沥青混凝土路面低温开裂的主要原因是寒冷季节的周期性变化产生的温度应力。这种力所做的功会导致一定量的能量积累。如果能量达到沥青混凝土本身内容的极限，沥青混凝土就会损坏（形成裂缝）。每种形式的沥青混凝土都具有一定的蓄能能力，即在失效前具有一定的蓄能能力。这

60、种储存能量的大小可以通过实验方法直接确定。沥青混凝土试件破坏时消耗的能量越大，沥青路面的抗裂性能越好。沥青混合料的强度和变形是路面结构的重要技术参数，但在测量沥青混合料的性能时只考虑材料的强度参数或变形特性，不利于沥青混合料的路面性能.这是因为在低温条件下，沥青混合料要获得良好的路用性能，就必须具有高强度和大变形能力，但两种材料不可能同时增加。这意味着不能用单一的指标来评价沥青混合料的技术性能，即不能说破坏强度大或应变大时沥青混合料的抗低温开裂性就高。因此，有必要找到一个反映强度和变形的综合技术参数。破坏能量必须根据实际区域的温度和根据与路面实际冷却速度一致的变形速度计算的力R来确定。在试验过