[摘 要]近几年，土工合成材料作为岩土工程和土木工程的功能材料，其作用已广泛得到人们的重视，正广泛应用于水利、道路、建筑、铁路、电力、机场等。这些材料大部分是有机纤维及高性能纤维，这些材料的应用在很大程度上提高了工程的质量与功能，降低了成本。随着科技的不断发展，工程质量要求越来越高，上述材料某些方面性能已不能满足设计要求及工程要求，玻璃纤维作为一种无机纤维，由于它的耐温性能、耐化学侵蚀性能、高弹性模量、高强力、低延伸率、低成本等主要性能，与其他土工合成材料相比，具有明显的优越性。
　　[关键词]土工合成材料 玻璃纤维 玻纤土工格栅
　　中图分类号：U495文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0120-01
　　一、玻璃纤维土工格栅的特性
　　玻纤土工格栅具有一些特殊的性能：
　　（1）高抗拉强度、低延伸率
　　玻纤土工格栅是以玻璃纤维为原料，而玻纤的比强度极高，超过了其他纤维与金属，同时它的模量很高，具有很高的抗变形能力，断裂延伸率小于4%。
　　（2）无长期蠕变
　　作为增强材料，具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力，即抗蠕变性是极为重要的，玻璃纤维不会发生蠕变。
　　（3）较好的耐高、低温性能
　　玻纤土工格栅在-100℃～280℃之间都保持良好的机械物理性能。
　　（4）与沥青混合料的相容性
　　玻纤土工格栅在后处理工艺中涂覆的有机材料是针对沥青混合料设计的，每根纤维都被充分涂覆，与沥青具有很高的相容性，从而確保了玻纤土工格栅在沥青中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固地结合在一起。
　　二、玻纤土工格栅在公路工程中的应用和作用机理
　　玻纤土工格栅在公路工程中，在防止反射裂缝的产生，增强路基强度，路面维修等方面已发挥重要作用。
　　（一）玻纤土工格栅在沥青道路中的应用
　　反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象。根据国内外道路工程的实践，在沥青面层和中集沥青混合料层或粗集沥青混合料层之间铺设一层土工织物，可用以消除或减缓面层反射裂缝的产生，从而延长道路的使用寿命，降低维修成本。但是，由于沥青路面浇注时的温度高达160℃-180℃，致使土工织物褶皱、变形、软化，使其性能大大降低，不但难以消除或减缓面层反射裂缝的产生，而且使得沥青路面更加凹凸不平，而玻纤土工格栅所特有的性能，完全满足沥青路面的要求，目前许多工程已使用玻纤土工格栅。
　　玻纤应用于沥青道路时，可在以下几方面发挥作用。
　　（1）抗疲劳开裂
　　沥青路面必须具有一定的承载能力，在规定的时间内不能发生疲劳破坏。沥青路面在直接与车轮接触的下面层受到压力，在轮载边缘以外的区域，面层受到拉力作用，由于两处受力区域所受力性质不同，而又彼此紧靠，因此在两块受力区域的交界处即力的突变处发生破坏，在长期荷载的作用下，发生疲劳开裂。
　　玻纤土工格栅在沥青面层中，能够将上述的压应力与拉应力分散，在两块受力区域之间形成缓冲带，减少了应力突变对沥青面层的破坏。同时玻璃纤维土工格栅的低延伸率减少了路面的弯沉量，保证了路面不会发生过度变形。
　　（2）耐高温车辙
　　沥青混凝土在高温时具有流变性，在车辆荷载作用下，受力区域产生凹陷，车辆荷载撤除后，沥青面层无法完全恢复原状态，即产生了塑性变形，在车辆反复碾压的作用下，塑性变形不断积累，形成车辙。通过沥青面层结构分析可知，高温下的沥青混凝土在受到荷载的碾压作用，形成了微量的波形流变，面层中没有任何可以约束沥青混凝土流变的骨架材料，造成沥青面层流变的累积叠加，这是形成车辙的根本所在。
　　在沥青面层中使用玻纤土工格栅，其在沥青面层中起到骨架作用，沥青砼中集料贯穿于格栅间，形成复合力学嵌锁体系，限制集料运动，增加了沥青面层中的横向约束力，沥青面层中各部分彼此牵制，防止了沥青面层的推移，从而起到抵抗车辙的作用。
　　（3）抗低温缩裂
　　严寒时期，沥青混凝土面层的温度近于气温，沥青砼遇冷收缩，产生拉应力，在受到荷载反复作用下，拉应力进一步增加，当拉应力超过沥青砼拉伸强度时，产生裂纹，在裂纹两端处，拉应力更加集中，裂纹逐步形成裂缝，造成病害。
　　玻纤土工格栅置于沥青中，使得沥青砼的拉伸强度大大提高，足够抵抗住较大的拉应力而不致发生路面破坏，即使因为局部区域产生微小裂纹，裂纹处的应力集中，经玻纤土工格栅的传递而消失，裂纹不会发展成裂缝。
　　（二）玻纤土工格栅在路基中的应用
　　路基是公路系统中最重要的结构组织之一，在运输工具变应力的作用下，基础层局部地域承受较大的应力和应变，因长时间局部地域受应力变化，基础层开始出现沉降、位移、开裂等现象。由于基础层的变化，导致路面发生不规则的曲率变化，使路面出现裂缝、起皱等现象。因此，基础层增强十分重要。采用经特殊处理的玻纤土工格栅，能使基础层的整体强力大大提高，其作用就象钢筋增强水泥混凝土一样。
　　土与玻纤土工格栅相互作用的加筋机理，在室内进行的大量试验表明：在土体中合理布置玻纤土工格栅，可使土体的垂直应力、水平应力明显降低，土体剪应力（土颗粒之间的磨擦作用）明显提高，土体的抗剪强度得到充分发挥，可以大大提高土体的承载能力，抗变形能力和抗裂能力。玻纤土工格栅在加筋土体中的内聚力效应、隔离效应、波纹效应、拱效应、嵌锁效应等各种加筋效应，有些是先后依次出现的，有些是重叠交叉作用，这些重叠的复合效应，最终将改变或阻止塑性区的形成和发展。
　　玻纤土工格栅在路基中的作用主要表现在：
　　（1）通过玻纤土工格栅将其上部填料的垂直变形向水平方向扩散以致其上部填料的抗剪切变形能力得以充分发挥，使得软土地基表面的承载区大大增强，表面的压强大大减小，增强地基的强度，提高地基的承载力。
　　（2）提高路基的稳定性。
　　（3）减小施工期填土的大量下沉，节约土石方。
　　（三）玻纤土工格栅在水泥路面的应用
　　水泥混凝土路面损坏有两种类型：一种是结构性破坏、开裂、变形、接缝损坏等。一种是功能性损坏、表面滑溜、表面损坏等，路面唧泥现象，地基不均匀沉降引起的开裂等因素是水泥混凝土损坏的主要原因。
　　由于雨水不可避免的沿着纵缝、模缝等处渗入到石灰土基层表面，渗入到基层表面的雨水，在行车荷载的重复作用下，形成高压水，在板底高速流动，对石灰土基层产生冲刷，基层中的细颗粒被带到混凝土表面上来，从而产生唧泥，唧泥现象的长期发展，必然是石灰土基层表面的凹凸不平，从而使混凝土板底脱空，导致板体的荷载应力增大，加速混凝土板体的断裂。由于板体的断裂，又扩大了板体的渗水范围，反复循环，促使断板率猛增，从而造成水泥混凝土路面大面积损坏。
　　因水泥混凝土路面刚度大，抗变形能力差，当地基不均匀沉降时，改变了其受力状态和工作条件，水泥混凝土板块内部应力增加，造成水泥混凝土板块破坏，从而降低了水泥路面的使用寿命。
　　如何解决以上存在的问题呢？根据玻璃纤维土工格栅的优良特性和特殊的表面处理，其作用有三种。其一，在石灰土基层表面铺设玻纤土工格栅，增强基层的整体强度。再喷洒一层重油热沥青（或粘层油）起防水作用，它能有效阻止雨水对石灰土基层面的侵蚀，从而延长石灰土基层的使用寿命。其二，玻纤土工格栅能有效阻止石灰土基层因疲劳开裂、低温收缩开裂等引起的裂缝向上对水泥路面产生反射裂缝。其三，玻璃纤维土工格栅能增强水泥混凝土，其增强作用就象钢筋增强水泥一样，能将路面的荷载应力均匀扩散，防止反射裂缝的产生，从而延长水泥路面的使用寿命。
　　结束语
　　本文对玻纤土工格栅防止、延缓裂缝，增强路基强度的机理只是作了一个粗浅的分析。它必将在今后的应用实践中逐步地得到完善。