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摘要：土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料，土工网，玻纤网，土工垫等类型。本文根据作者多年工作经验，以工程实际为例，对土工合成材料在改造旧水泥混凝土路面中的应用进行了详细的阐述和分析，供大家参考和借鉴。
关键词：土工合成材料；改造；旧水泥混凝土路面；应用
1、土工合成材料
土工合成材料在曾被称为"土工织物"（geotextile）和"土工膜"（geomembrane）。随着工程需要，这类材料不断有新的品种出现，例如土工格栅、土工网和土工模袋、土工网垫、土工带，复合土工膜，膨润土防水毯，复合排水网等，原来的名称已不能准确地函盖全部产品，这样，在其后的一段时期内，把它们称之为"土工织物、土工膜和相关产品（relate pyoduct）"。显然，这样的名称不宜作为一种技术名词或学术名词。为此，1994年在新加坡召开的第五届国际土工合成材料学术会议上，正式确定这类材料的名称为"土工合成材料"（geosynthetics）。土工合成材料的原材料是高分子聚合物（polymer）。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PET）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。
2、土工合成材料的主要功能和作用
在实际工程应用中，土工合成材料可以起到过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护六大基本功能。在特定情况下或对于特种土工合成材料，还可以发挥保护和减压的作用，如防渗结构层中将土工织物铺设在土工膜上面，阻止填土或其他物体对土工膜的损伤；在软土地基上使用土工泡沫块体修筑路堤，可以在不降低路堤高度的情况下有效降低路堤地对地基的压力。土工合成材料的基本功能分述如下：
2.1过滤
土工合成材料的这种功能与传统的砂滤层类似，允许土体内部的液体通过并派出，同时起到保土作用，阻止上游土壤颗粒的流失。例如，用有纺土工织物阻止土粒迁移渗入排水骨料或排水管，同时保持排水系统正常工作；在海岸或河岸的抛石防护层和其它护岸材料下铺设土工织物以防止土壤被破坏。
2.2排水
土工合成材料在土体内部作为排水体，可使水流沿其内部从低渗透性土体排出。例如，铺设于路堤底部的土工织物可以用来消散孔隙水压力。隔离：这种功能是指土工合成材料能够把两种具有不同粒径分布的涂料隔离开来，以免相互混杂而失去各自的整体性和结构完整性。土工织物和土工膜都可以起到隔离作用。
2.3加筋
土工合成材料置于土体内部作为加筋构件，或土工合成材料与土体结合成一个复合体，加筋复合土体与未加筋土体相比，其强度及变形性能都得到明显的改善。例如，土工织物和土工格栅加筋可提高土体的抗拉强度，从而能够建造垂直或近乎垂直的加筋挡土墙；加筋还能用来在极软地基上建造路堤；加筋后路堤边坡可以比未加筋时更陡。
2.4防渗
一些土工合成材料具有相对低的透水（气）性，可阻止液体或气体流动和扩散，发挥防渗作用或包容作用。例如，土工膜、复合土工膜、GCL都具有很低的渗透性，可作为流体的防渗屏障。防护：又称水土保持，是指通过设置土工合成材料防护措施，减少由降雨冲击和地表水径流造成的土壤流失。
3、土工合成材料在改造旧水泥混凝土路面中的应用
3.1加铺土工格栅处理法
土工格栅是一种网格结构，厚度一般3.0mm左右，格栅的网格尺寸应为0.5～1.0倍骨料粒径，有25.4×25.4mm的网格规格，所以格栅对网格内的沥青混合料能起一种“箍固”作用。
当道路基层受力出现裂缝并延伸到格栅处时，格栅改变了沥青混合料裂缝末端的受力状况，调整了路面结构的应力状态，从而改变了沥青混合料的弯曲破坏过程，使裂缝处沥青混凝土的张开变形受到了约束，阻止了疲劳裂缝的进一步发展，因而抑制裂缝向表面发展，提高了沥青混合料的抗疲劳性能，从而延长了路面的使用寿命。
土工格栅的另一个重要作用就是提高沥青混凝土路面的高温抗车辙的能力。导致车辙形成的初始原因沥青混合料高温稳定性不足，当高温季节荷载开始作用后，首先出现变形和流动的是沥青，随着沥青及胶浆的流动，沥青混凝土骨架逐渐被破坏至失稳，车辙加速形成。土工格栅能明显提高沥青混合料结构骨架的稳定性，从而提高沥青路面的高温稳定性能，因此提高了抗车辙性能。而且，研究表明，土工格栅还有一定的厚度效应，为减薄沥青加铺面层的厚度提供了基础条件。
3.1.1原理及其特点
该方法的工作原理是利用土工格栅自身较高的抗拉强度，承担部分车辆对路面的剪切应力；同时作为一个刚体，隔离原有地面的反射裂缝向上发展。经过土工格栅处理后的路面具有较高的抗剪强度，能在一定程度上抑制剪切型反射裂缝的发展。
3.1.2施工工艺：
（1）清扫路面，除去灰尘及杂物，用沥青砂或灌缝材料填充裂缝。（2）采用沥青碎石调整路拱坡度，铲除路面上锐圆尖的突出部分。（3）均匀喷洒热沥青，范围要比土工格栅多出10cm。 （4）平整铺设土工格栅。（5）摊铺沥青混合料。（6）碾压成型。
3.1.3成本分析
土工格栅的价格为20-50元/㎡ 。
3.2加铺土工布处理法
3.2.1工作原理及特点
该方法主要是依靠土工布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，避免应力集中现象发生；同时，浸透沥青油的土工布作为一个保温层，抑制了温度型反射裂缝 发生及其发展；另外，土工布浸透沥青粘结油后。作为一个防水层，可抑制地表水软化地基及地基毛细水向上破坏面层。加铺土工布能较好地降低了改建工程的造价，其不足之处是对于基层处理要求较高。
3.2.2施工工艺
（1）清扫地面，清除裂缝中杂物，用沥青砂堵塞裂缝，采用沥青碎石调整路拱坡度。（2）路面上锐圆尖的突出部分予以铲除。 （3）喷洒粘层油，抗剥落剂掺量为0.4﹪的热沥青按1.0kg∕㎡喷洒完全，范围要比土工布多出10cm，温度为150℃-170℃。（4）铺土工布与粘层油喷洒同时开展。 注意事项：①避免折叠弯折。②搭接宽度15cm，搭接部分喷洒0.5kg∕㎡热沥青；③如遇雨或路面潮湿会影响涂层粘结度，应晒干补油后方可使用；④铺设时注意烧毛面向上；⑤.如果施工车辆的轮胎粘着布上的沥青，则可以使用少量的沙洒于轮胎前，以免把土工布卷起。（5）摊铺沥青混凝土路面或表处理，摊铺机碾压步骤按要求严格进行。
土工布在铺装过程中搭接、褶皱及转弯褶皱的处理：土工布褶皱重叠宽度超过2.5cm时，必须人工剪开褶，铺平并洒油粘结后平铺在路面上。起皱的土工布剪开后铺平再洒粘层油于土工布上，以保证双层土工布均达到浸透要求并充分 粘结。
3.2.3土工布成本分析
土工布价格约15元∕㎡。
4、结束语
土工合成材料在旧水泥混凝土旧路面改造中具有重要作用，铺设土工布可以防治沥青混凝土路面反射裂缝，提高道路的耐久性。
参考文献：
[1]沥青加铺层改造旧水泥混凝土路面疲劳试验与实际效果对比分析[J].卢拥军.现代交通技术.2010（02）
[2]沥青加铺层反射性裂缝机理分析与防止措施探讨[J].段志华，孙朝晖.科技风.2009（18）
[3]沥青加铺层在旧水泥混凝土路面应用中防止反射裂缝常用措施分析[J].杨德生.公路交通科技（应用技术版）.2008（12）
[4]旧水泥路面加铺SMA沥青面层改造方案及实施[J].秦玉，郭毅.金陵科技学院学报.2007（01）
[5]合肥市二环路（宿松路马鞍山路段）路面加铺改造设计[J].常文军.合肥工业大学学报（自然科学版）.2005（08）