Strona6

Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego

Jedni) z przyczyn zmian termicznych iv płycie jest hydratacja cementu. Pod wply-wem hydratacji cementu obserwuje się początkowo wzrost temperatury (maksymalna wartość po ok. 10 do 20 godz.), a następnie ponowny powrót do temperatury otoczenia. Wzrost temperatury jest przyczyni) wewnętrznych naprężeń ściskających w twardniejącym betonie, a następnie jej spadek powoduje skrócenie płyty i naprężenia rozciągające.

Na rys. 3.1 przedstawiono wykres zmian temperatur w nawierzchni betonowej w ciągu doby. Otrzymano go na podstawie wyników zamieszczonych w pracy [3.4] i zarejestrowanych w okresie lata. Na rysunku tym zaznaczono również zmianę odkształcalności płyty betonowej w ciągu doby. Jak widać, płyta jest neutralna (nie odkształca się) w porze letniej w godzinach porannych oraz wieczornych. Największa odksztalcalność występuje w godzinach południowych oraz nocnych.

godziny

Rys. 3.1 Dobowa zmiana temperatury w płycie wraz z jej odksztalcalnośclą [3.4]

Na rys. 32 wg [3.4] przedstawiono zmianę temperatury po grubości płyty w godzinach rannych oraz w godzinach popołudniowych. Charakterystyczne jest to, że w przypadku gdy temperatura na górnej i dolnej powierzchni jest równa, rozkład temperatury w płycie jest nieliniowy. W godzinach porannych w czasie zerowej różnicy temperatur pomiędzy górną i dolną powierzchnią w środku płyty temperatura jest mniejsza od tej na górnej lub dolnej powierzchni. W godzinach wieczornych w czasie zerowej różnicy temperatur pomiędzy górną i dolną powierzchnią płyty temperatura w środku płyty jest większa od tej na powierzchni. Oznacza to, że w przypadku zerowej różnicy temperatur pomiędzy górną i dolną powierzchnią w płycie pojawią się naprężenia termiczne. Jednak będą one znacznie mniejsze niż przy maksymalnych różnicach temperatur.

18A5    1245

godziny

Rys. 3.2. Zmiana temperatury po grubości płyty (3.4]

Jak wynika z badań [3.4] różnicę temperatur na górnej i dolnej powierzchni płyty dla dodatnich temperatur (+zlT_d) w ciągu doby można opisać zależnością (3.1) a dla ujemnych temperatur (-ztT_d) zależnością (3.2):

+ATd - 12,44 - 0,6 T„*2Sh	(3.1)
ATd - 6,214 - 0.3 T„ + 11,3 h	(32)

gdzie:

T_3r - średnioroczna temperatura [*C], h - grubość płyty [m].

Wraz z dobowym rozkładem temperatury w konstrukcji nawierzchni występuje również roczny cykl zmian, który zależy od intensywności ogrzewania słonecznego i temperatury powietrza.

Na rys. 33 pokazano zmianę temperaturę' górnej i dolnej powierzchni płyty w ciągu roku [3.1]. Natomiast po dłuższym okresie różnica pomiędzy górną i dolną powierzchnią płyty (ATJ jest opisana zależnością wg [3.4]:

AT_p - 0,35 AT_d    (33)

Jednym z pierwszych autorów, który zajmował się wpływem temperatury na płytę betonową był Westergaard [3.7]. Podał on równania dla naprężeń od temperatury dla następujących założeń:

57