水泥砼路面断裂的形成和预防

《水泥砼路面断裂的形成和预防》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、水泥砼路面断裂的形成和预防一、概述水泥混凝土路面破坏的过程是微小缺陷形成、开始而逐渐扩展，逐渐形成裂缝贯通，即最后形成贯穿路面板的裂缝。这个过程大致可以分三个阶段:第一个阶段是初始损伤和初始裂缝的形成阶段。在路面板混凝土搅拌、浇筑和成型养护过程中形成的微空隙。微裂缝即路面板的初始损伤。这个初始损伤决定了路面板在荷载作用下进一步扩展的临界条件，即损伤应力的门槛值。路面板在凝结过程中产生了板底的初始裂缝。初始裂缝的产生导致路面板在荷载的作用下出现应力集中，使裂缝尖端附近的区域成为损伤最严重的区域。这一阶段是水泥混凝土路面板使用寿命前的阶段，是

2、破坏过程的初始阶段。第二阶段是损伤的不均衡累积和裂缝有限度扩展的阶段。由于在投入使用前，路面板底部已经出现裂缝，所以在荷载的作用下，裂缝尖端附近区域产生应力集中的现象，根据混凝土的损伤演变规律，裂缝尖端附近区域是损伤最严重的区域，也就是说，在裂缝尖端附近的区域中，微小裂缝萌生、扩展、汇聚最快，承受应力的有效面积减少得最快，因而开裂韧度也下降得最快。经过荷载的反复作用，裂缝尖端附近区域损伤不断积累，成为开裂韧度最低的部位。当某一荷载在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度时，裂缝就与严重损伤区域中的微小裂缝贯通而扩展，从而

3、穿越了导致严重损伤区域，裂缝尖端到达新的位置。由于新的裂缝尖端附近的区域损伤度比较小，开裂韧度大于荷载造成的应力强度因子，所以裂缝停止扩展。新的裂缝尖端附近成为了又一阶段损伤最严重的区域，在荷载的反复作用下，开始了新一轮的损伤累积和裂缝扩展。上述过程不断反复进行，裂缝不断地加深。在裂缝加深的过程中，荷载作用下在裂缝尖端的应力强度因子随着裂缝深度的增大而增大，能够超越的断裂韧度越来越大，也就是说，深度越大，裂缝就更容易扩展。这一阶段涵盖了水泥混凝土路面的整个使用寿命期，是破坏过程中最漫长的阶段，荷载的每一次作用可以通过混沌方程加以描述，而无

4、损伤状态对应稳定态，损伤积累状态对应分叉态，裂缝扩展状态对应混沌态。第三阶段是断裂阶段。当某一荷载的在裂缝尖端产生的应力强度因子大于裂缝尖端附近区域的开裂韧度，裂缝穿越严重损伤的区域，尖端到达新的位置，此时，新的裂缝尖端应力强度因子仍然大于新的尖端附近区域的开裂韧度，所以裂缝继续扩展，无须经过新一轮的损伤累积。由于新的裂缝尖端附近区域的混凝土没能组织裂缝继续扩展，所以裂缝就迅速贯穿路面板的整个厚度，使板块彻底断裂破坏。这一阶段是水泥混凝土破坏过程的最后一刻，是最短暂的阶段。根据混凝土断裂力学的双K准则，混凝土路面板断裂时，裂缝尖端的应力强

5、度因子已经大于混凝土的失稳开裂韧度。二、水泥混凝土路面破坏过程的影响因素1、影响初始损伤形成的因素水泥混凝土的初损伤包括杂质、气孔、孔隙和微裂缝等缺陷，对这些缺陷的数量、形态和分布状态有影响的因素，都是水泥混凝土路面板初始损伤的影响因素。对混凝土中杂质及其有害生成物的形成和分布有影响的因素，包括骨料中的泥土、有机物、轻物质等有害物质的含量，和水的酸碱度及水中有害物质的含量。对工程中常见的各种对混凝土的质量有不利影响的各种杂质，并且对这些杂质的含量作了明确的技术指标、质量指标。浇筑时的震捣质量，是影响混凝土排除空气的重要因素。在震捣过程中，

6、由于震动的作用，处于流塑状态的混凝土混合料中会形成一系列的裂隙，这些缝隙构成了排除空气的通道。震捣的效果越好，混凝土中的气孔就越少。混凝土中的孔隙，是未被水泥浆体填充的骨料间隙。影响孔隙形成的因素有五个:一是骨料的级配。二是水泥用量。三是搅拌质量。四是用水量。五是震捣质量。混凝土中的干缩裂缝是混凝土中的水分蒸发所造成的，影响混凝土中水分蒸发的因素两个，一是有水分蒸发的通道，即混凝土中孔隙的多少，二是混凝土内外的湿度梯度。而影响混凝土内外湿度梯度的因素，主要是混凝土凝结过程中表面的湿度。因此，在养护期间，混凝土表面保湿的情况是混凝土干缩裂缝

7、形成的重要影响因素。冷缩裂缝是由混凝土的内外温差造成的，所以影响冷缩裂缝形成，一是水泥的水化热，二是混凝土浇筑时的温度，三是混凝土凝结过程中表面的温度。不管是干缩裂缝还是冷缩裂缝，都是在应力大于强度的情况下产生的，而混凝士的徐变量与收缩量的之差和弹性模量决定应力的大小，所以混凝土的早期强度、弹性模量和徐变都是各种裂缝形成过程中的重要影响因素。2、造成初始裂缝形成的因素水泥混凝土路面板初始裂缝是在路面板的收缩受到基层制约后产生的应力大于水泥混凝土的强度所造成的，因此混凝土的收缩率和早期强度、路面板的长度、基层的阻力等对初始裂缝具有重要的影响

8、。在凝结过程中路面混凝土的收缩变形主要是干缩变形。混凝土的早期强度既与材料构成有关，也与施工工艺有关。如果添加早强剂，或者采用真空吸水的施工工艺，混凝土的早期强度就会比较高。路面板的长度对板底