69298 Strona2

1

Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego

a)

Rys. 3.7. Odkształcalność płyt w zależności od długości krytyczne) dla przypadku ujemnej różnicy temperatur oraz sztywności podłoża [3.1]: a) podłoże podatne, b) podłoże sztywne

Równomierna zmiana temperatury na całej grubości płyty swobodnej wywołuje w niej odkształcenia osiowe. Jeżeli czynniki zewnętrzne zmniejszają łub całkowicie anulują możliwość takiego odkształcenia, wówczas w płycie powstają naprężenia ściskające lub rozciągające. Takim właśnie czynnikiem zewnętrznym dla płyty odkształcającej się pod wpływem równomiernego ogrzewania lub ochładzania są siły tarcia płyt)’ o podłoże.

W przypadku wzrostu temperatury opór tarcia hamuje wydłużanie się płyty, powstają więc naprężenia ściskające, które mogą wywołać wyboczenie. Gdy temperatura obniża się, opór tarcia hamuje kurczenie się płyty, dzięki czemu powstają w niej naprężenia rozciągające, które mogą wywołać pęknięcia płyty. Taki sam skutek wywołuje skurcz betonu. Wobec symetrii sił oporu tarcia największe naprężenia w płycie powstają w środku jej długości. Naprężenia te są opisane zależnością:

gdzie:

F, — współczynnik tarcia płyty po podłożu, g - gęstość betonu.

W płytach o znacznych długościach ok. 10-20 m naprężenia spowodowane oporami są małe i można je pominąć. Rozwarcie szczelin spowodowane spadkiem temperatury jest istotnym zagadnieniem ze względu na współpracę sąsiednich płyt w przenoszeniu siły poprzecznej. W przypadku płyt stosunkowo krótkich rozwarcie szczeliny może być obliczone z zależności:

_max r

dl = dT*a L — ■■

2 B

Część przemieszczeń jest kompensowana przyrostem naprężeń, które zmieniają się od zera do o^mar.

3.2. Wpływ warunków wodnych

Oprócz oddziaływania temperatury istotny wpływ na konstrukcję nawierzchni mają warunki gruntowo-wodne. Największym wpływom wodnym podlega podłoże gruntowe. Jeżeli niweleta drogi położona jest na poziomie terenu, to podłoże gruntowe zawilgocone jest albo poprzez kapilarne podciąganie płytko położonych wód gruntowych, albo przez wody przesiąkające z rowów. Jeżeli niweleta drogi położona jest w wykopie, to zawilgocenie występuje wskutek wysokiego stanu wód gruntowych i podciągania kapilarnego oraz na skutek działania wód powierzchniowych, spływających po skarpach rowów. Jeżeli zaś niweleta jest położona w nasypie, to woda - głównie z opadów - przedostaje się do podłoża poprzez pobocza. Jak widać, stan wilgotnościowy podłoża konstrukcji nawierzchni zależny, od wielu czynników. Największą wilgotność podłoże ma w okresie wiosennego rozmarzania i w czasie jesiennych i letnich opadów.

W podłożu gruntowym konstrukcji nawierzchni w okresie zimowym tworzą się soczewki lodowe w przypadku, gdy pomiędzy zwierciadłem wody gruntowej a spodem konstrukcji nawierzchni znajdują się grunty wrażliwe na przemarzanie. Na granicy przemarzania tworzą się również soczewki lodowe, które rosną wskutek podciągania wody od dołu. Nowo tworzące się soczewki lodowe naturalnie podwyższają średnią wilgotność zamarzniętego gruntu. Bezpośrednio poniżej strefy zamarzania obserwuje się zjawisko zmniejszania wilgotności gruntu. Przyciąganie molekuł wodnych przez, kryształy lodu następuje wskutek istnienia na ich powierzchni sił adsorpcji. Molekuły wody, przyciągnięte do powierzchni soczewki lodowej, uzupełniają siatkę krystaliczną lodu, po czym same przyciągają nowe molekuły wody z porów gruntu, co powoduje wzrost soczewek. Przyciągają one wodę przede wszystkim z porów i z powierzchni cząstek gruntowych w strefie gruntu leżącego bezpośrednio poniżej granicy przemarzania. W tej strefie grunt ulega osuszeniu i powstaje w nim podciśnienie, które powoduje ssanie i podciąganie wody z głębszych, bardziej wilgotnych warstw gruntu.