工人修路時，一般先是把水泥和碎石材料混合后，均勻鋪在地面。用壓路機壓平后，鋪一層瀝青，路就算修好了。但你看過在修路時，在地面上先鋪設一層蜂窩狀的網(wǎng)格嗎？這個網(wǎng)格是什么？有怎樣的作用？我們今天就用科學的視角來對了解這種修路方式進行揭秘。
這是近幾年很受歡迎的“修路神器”，被稱為土工格室，也叫土工格柵。以前用傳統(tǒng)方法修出來的路，耐久性并不好，時間一長路面就很容易開裂或塌陷。需要不斷對其進行修復，不僅耗費大量時間，還要投入人力、物力。
這種神奇的出現(xiàn)，解決了以前修路時出現(xiàn)的種種問題。它看上去和蜂窩非常類似，呈現(xiàn)出六角六面的形狀。土工格室從科學角度講，一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng)，可以在很大范圍內(nèi)顯著提高，填充材料在承載和沖蝕控制應用中的性能。實驗中科學家發(fā)現(xiàn)，在格室中密砂的表觀粘聚力會因為格室的限制作用增加三十幾倍。
而土工格室也會因為與界面填充料的摩擦作用，和自身的限制作用，以及格室與格室之間的反作用力，使加固后的路面更穩(wěn)固，不易發(fā)生移位、塌陷。所以也常常被用來加固或修復路面。
用它修建道路的方法也十分簡單。需要先清理好路面后，在地面上鋪設好這種網(wǎng)格，再向其中倒入碎石和沙土，然后按照正常的鋪路流程進行就可以了?？蓜e小看鋪設的這種網(wǎng)格，這種多墻面的排列結(jié)構(gòu)和連續(xù)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，可以分散外部的壓力，使路面具有更好的抗壓性?？茖W實驗表明，蜂窩形狀可以優(yōu)先提高材料的抗壓能力。其實除了優(yōu)秀的承壓能力，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還可以有效地減震，對于避免路面出現(xiàn)塌陷的效果也非常顯著。這種網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)還輕巧、節(jié)省材料。因此用這種土工格室鋪設道路，還能降低鋪路的成本。
目前這種鋪路神器主要應用于城市的高速公路、城市主要道路、鐵路和飛機跑道等。而且根據(jù)不同的需求，制作土工格室的材料也不盡相同，鋪路時的方式也會有所不同。比如在處理公路、鐵路和水利工程的軟基，加固河堤、滑坡的塌方修復處理時，我們會選擇聚丙烯和高密度聚乙烯這兩種原料，因為這些原料比較輕、耐酸堿、不易腐爛而且。和其他材料相比更具經(jīng)濟效應；在增強鐵路和公路的路基，修建機場跑道時，則會選擇玻璃纖維土作為土工格室的材料。這種材料以高強度無堿玻璃為原料，表面經(jīng)過剛性處理，有高度的抗壓性，同時還耐高溫、耐低寒、抗老化。
不過雖然土工格室具有性能優(yōu)良、施工簡單的優(yōu)點，卻不是任何地方都適用的。想要用土工格室鋪路時，路面需要較為平整，而且必須經(jīng)過徹底清理。一些雜物的保留很可能會影響格室和路基的結(jié)合。在鋪設時也要保持路面的整潔干燥。
其實蜂窩結(jié)構(gòu)還有很高的研究價值，或許隨著科學的不斷進步，這種結(jié)構(gòu)會在制造業(yè)、建筑業(yè)、航天業(yè)等眾多領域大放異彩。