涼水塔防腐路面損傷斷裂微裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1板底微裂縫的產(chǎn)生。水泥涼水塔防腐路面是將水泥直接澆注在凹凸不平的基層上。水泥砂漿將面層、基層形成一個(gè)整體，然而面層、基層的彈性模量、泊松比和強(qiáng)度各不相同。面層與基層的接觸面部分的彈模、泊松比和強(qiáng)度不同于面層的彈模、泊松比和強(qiáng)度，又不同于基層的相應(yīng)指標(biāo)，實(shí)質(zhì)上是一過渡層，并且相對(duì)面層而言，該層即為強(qiáng)度薄弱層。隨著時(shí)間的推移，由于基層和面層各自的彈模、泊松比和強(qiáng)度的增長速度各自不同，同時(shí)由于面層水泥涼水塔防腐逐漸凝結(jié)，涼水塔防腐將產(chǎn)生收縮變形，由于溫度的周期性變化，面層與基層之間存在不等量變形。由于以上原因，在面板橫縫切割后必然會(huì)導(dǎo)致本來融為一體的過渡層沿路面板薄弱層平面開裂和破壞，將面層與基層彼此分離，破壞面處于一種非常光滑的凹凸不平狀態(tài)。凹凸不平的接觸面阻礙了涼水塔防腐面板與基層的不均勻脹縮，產(chǎn)生了巨大剪應(yīng)力。剪應(yīng)力直接對(duì)面板施加撕裂破壞，從而使板底不同部位微裂紋產(chǎn)生成為必然。

1.2板中微裂縫的生成。材料的結(jié)構(gòu)組織在外載或環(huán)境因素作用下將出現(xiàn)如微裂紋形成、擴(kuò)展、空洞萌生、晶體位錯(cuò)等微觀不可逆變化，這些微觀變化將造成材料宏觀力學(xué)性能的劣化，這就是材料的損傷。就宏觀水平來說，涼水塔防腐是集料顆粒加水泥漿基體的兩相復(fù)合材料。在制造成形后，涼水塔防腐本身就是一種內(nèi)部含水、微裂縫、微孔隙的損傷體，其損傷度D為：D＝1－S'／S
式中：S、S'分別為連續(xù)介質(zhì)中的一個(gè)單元出現(xiàn)損后內(nèi)外法線為n的某截面在損傷前后的面積。
損傷后涼水塔防腐的彈性模量E平：E平＝E（1－D）
式中：E——損傷前涼水塔防腐的彈性模量；D——損傷度。
2.在外力作荷載用下裂縫的擴(kuò)展
2.1外力作用下板底裂縫的發(fā)展。由于過渡層的破壞，面板與基層分離，在路面繼續(xù)脹縮和產(chǎn)生溫度變形的剪應(yīng)力作用下，其板底微裂紋必將不斷的發(fā)展、不斷的增多，損傷路面強(qiáng)度。車輛動(dòng)荷載的作用下，路面板會(huì)發(fā)生振動(dòng)，板的振動(dòng)反過來又作用于行駛其上的車輛，這種車－板之間的耦合作用隨荷載多少和車速的大小、路面平整狀況以及基層材料性能的不同而變化，并且會(huì)對(duì)板的開裂產(chǎn)生較大的影響。研究表明，路面越不平整，車速越高，荷載越大，這種作用會(huì)更加明顯，裂紋的生成和拓展速度亦就越快。