摘要：分別將低熱水泥及普通硅酸鹽水泥用相同的配合比，配制成抗折強(qiáng)度等級(jí)為F4.5的道路混凝土，然后利用清華大學(xué)研制的混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)在相同的試驗(yàn)條件下分別對(duì)這三種混凝土進(jìn)行溫度應(yīng)力試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)探討了水泥的品種對(duì)道路混凝土開(kāi)裂敏感性和抗開(kāi)裂性的影響。結(jié)果表明低熱水泥用于道路混凝土的配制有利于降低混凝土路面的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，提高其抗開(kāi)裂性能。
關(guān)鍵詞：低熱水泥；溫度應(yīng)力；開(kāi)裂敏感性。
0 前言
伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通日益繁重，水泥混凝土路面的開(kāi)裂特別是早期開(kāi)裂以及路面的斷板現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，成為路面結(jié)構(gòu)劣化的重要原因，大大降低了混凝土路面的使用耐久性！造成路面開(kāi)裂和斷板的原因非常多，從水泥混凝土路面材料自身來(lái)講，溫度應(yīng)力是主要因素之一。
主要原因是目前道路混凝土的抗折強(qiáng)度等級(jí)越來(lái)越高，配制混凝土?xí)r水泥用量越來(lái)越多，雖然路面不厚，但大量水泥水化放熱仍會(huì)造成混凝土內(nèi)部的溫度變化，當(dāng)混凝土溫度接近室溫時(shí)，混凝土內(nèi)部存在殘留的溫度應(yīng)力。這些應(yīng)力直接增加了混凝土的開(kāi)裂敏感性?；炷谅访嬖跍囟葢?yīng)力以及車(chē)輛的荷載雙重作用下便很容易出現(xiàn)開(kāi)裂；甚至在沒(méi)有荷載的情況下，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于其內(nèi)部的溫度應(yīng)力時(shí)，混凝土也會(huì)開(kāi)裂！
因此，如何提高道路混凝土的抗開(kāi)裂性能已經(jīng)成為許多國(guó)家混凝土研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。低熱水泥是國(guó)家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目的最新科研成果，B礦含量很高，有較低的水化熱，預(yù)示著低熱水泥混凝土具有較低的溫度應(yīng)力。因此，本文從混凝土的溫度、應(yīng)力、變形以及彈性模量等不同方面系統(tǒng)的研究了低熱硅酸鹽水泥道路混凝土的抗開(kāi)裂性能，并將其同通用硅酸鹽水泥道路混凝土的開(kāi)裂敏感性進(jìn)行了對(duì)比!
1 試驗(yàn)材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
（1）將四川嘉華水泥廠生產(chǎn)的低熱硅酸鹽水泥熟料在實(shí)驗(yàn)室磨制成的低熱水泥，廣東省內(nèi)兩個(gè)大型
干法窯水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5R水泥，編號(hào)分別為C1、C2、C3，三種水泥的物理性能和化學(xué)組成見(jiàn)表1與表2：
（2）細(xì)集料為天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.8，Ⅱ區(qū)級(jí)配,粗集料為花崗巖碎石，5～40mm連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)10％，針片狀含量5.8%。
（3）外加劑為柯杰牌早強(qiáng)型萘系高效減水劑，固含量30％。
1.2 混凝土配合比
將C1、C2、C3三種水泥配制成坍落度為20～40㎜，抗折強(qiáng)度等級(jí)為F4.5
的道路混凝土，分別記為1#、2#、3#，其配合比及部分物理性能見(jiàn)表3：
表3 混凝土拌合物配合比（kg/m3）
1.3 試驗(yàn)方法
（1） 試驗(yàn)儀器
本試驗(yàn)采用清華大學(xué)研制的混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)【TSTM】[1]進(jìn)行混凝土溫度應(yīng)力的研究。攪拌好的混凝土直接澆注到溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)內(nèi)長(zhǎng)為1000㎜，截面為100㎜×100㎜的試模中，測(cè)量混凝土在接近100%的約束條件下由水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度以及應(yīng)力的變化。
（2） 試驗(yàn)條件
本試驗(yàn)是在封閉半絕熱的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行，混凝土試件的四周用聚丙烯泡沫進(jìn)行保溫，養(yǎng)護(hù)室溫度為24±2℃。當(dāng)試件恢復(fù)至室溫并穩(wěn)定后，進(jìn)行人工降溫，使試件斷裂，試驗(yàn)結(jié)束。為了得到準(zhǔn)確的對(duì)比數(shù)據(jù)，本試驗(yàn)中三個(gè)被測(cè)試件都是被養(yǎng)護(hù)到強(qiáng)度基本相同時(shí)才被降溫拉斷。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 試驗(yàn)結(jié)果
表4 溫度應(yīng)力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
注：最大溫升：混凝土試件上升到最高溫度與入模時(shí)的溫差；
溫升時(shí)間：混凝土試件上升到最高溫度的時(shí)間；
室溫應(yīng)力：混凝土試件發(fā)展穩(wěn)定后在室溫下的應(yīng)力，－表示拉應(yīng)力；
室溫時(shí)間：混凝土試件回復(fù)到室溫的時(shí)間；
斷裂應(yīng)力：混凝土試件開(kāi)裂時(shí)的應(yīng)力值；
應(yīng)力儲(chǔ)備：室溫應(yīng)力與斷裂應(yīng)力的比值；
累計(jì)變形：混凝土試件斷裂時(shí)累計(jì)總的變形量；
2.2 溫升幅度和升溫速率比較
溫升幅度和升溫速率是影響混凝土溫度應(yīng)力的兩個(gè)主要因素。
從上述圖中中可以看出，1＃樣的溫升最小，升溫速率最慢，但是到達(dá)最大溫升的時(shí)間最短。
這主要與低熱水泥的礦物組成，不同礦物的水化速率以及它們的放熱量有關(guān)。水泥熟料礦物中C3S和C3A的水化速率最快，通常在十個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)便會(huì)出現(xiàn)放熱峰，C4AF其次，而C2S最慢，其水化速率大約只有C3S 的1/20 [2]。下面是水泥熟料不同礦物的三天水化熱：C3A，888 KJ/Kg、C3S，243 KJ/Kg、C4AF，289 KJ/Kg、C2S，50 KJ/Kg[3]。結(jié)合表2中C1、C2、C3三種水泥熟料的礦物組成便能充分地解釋和說(shuō)明了1＃樣早期的升溫速率慢，溫升幅度小。
同樣， C1、C2、C3三種水泥三天的水化熱的數(shù)據(jù)也能反映三個(gè)混凝土試樣的升溫速率與溫升幅度之間的差異。從表1中可以看出，C1、C2、C3三種水泥三天齡期的水化熱分別為209KJ/Kg、264 KJ/Kg、267 KJ/Kg，雖然它們的水化熱都是通過(guò)凈漿（溶解熱法）測(cè)得，但是在本試驗(yàn)中三個(gè)待測(cè)混凝土試樣的配合比除外加劑的摻量外，其它完全相同，所以水泥在混凝土中的水化受到水灰比和集料的影響程度也基本相同，因此三種水泥三天齡期的水化熱還是充分地解釋和說(shuō)明了1＃樣早期的升溫速率慢，溫升幅度小。這顯然與1＃樣溫升幅度小和升溫速率慢相符合。
雖說(shuō)上述所有涉及到的水化熱數(shù)據(jù)都是三天的，但由于C3S在水化加速期結(jié)束之后水化速率會(huì)迅速減慢，進(jìn)入水化減速期； C3A在十個(gè)小時(shí)內(nèi)便基本水化完全；而C4AF和C2S不僅水化速率慢，而且放熱量小，因此三天的水化熱還是基本反映了水泥熟料礦物早期的水化放熱情況。
同時(shí)水化速率慢也導(dǎo)致了混凝土試件1＃樣到達(dá)最大溫升的時(shí)間短，因?yàn)槠湓缙诔掷m(xù)快速的水化能力不強(qiáng)，在入模10.6小時(shí)后低熱水泥水化產(chǎn)生的熱量不足以彌補(bǔ)混凝土試件與環(huán)境的熱交換，此時(shí)1＃樣便已到達(dá)最大溫升，而2＃樣和3＃樣的水泥C2、C3由于早期水化速率較快，在入模10.6小時(shí)后水化所產(chǎn)生的熱量仍大于試件與環(huán)境的熱交換，因此還會(huì)繼續(xù)升溫，所以它們到達(dá)最大溫升的時(shí)間都相對(duì)較長(zhǎng)。
2＃樣和3＃樣最大溫升相同，但3#樣到達(dá)最大溫升時(shí)間較短，說(shuō)明了3#中的水泥水化速率快。而溫度在達(dá)到最到溫升即試件入模12.1小時(shí)后并沒(méi)有持續(xù)上升，可能與當(dāng)時(shí)的外界的環(huán)境溫度有關(guān)。從升溫速率來(lái)看，1＃樣為0.321℃/h,2＃為0.355℃/h,3＃為0.446℃/h。溫升幅度小，升溫速率慢，這都說(shuō)明了1＃樣中的低熱水泥配制的道路混凝土將會(huì)具有較小的溫度應(yīng)力。
2.3 溫升幅度以及彈性模量對(duì)道路混凝土溫度應(yīng)力的影響
水泥混凝土路面受溫度變化的影響，將產(chǎn)生形變。溫度的變化引起的變形如果受到約束，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土路面的抗拉極限時(shí)，混凝土路面便會(huì)被破壞，產(chǎn)生裂縫。
Westargaard[4]經(jīng)典理論認(rèn)為，水泥混凝土路面板符合薄板理論，假定混凝土表層與內(nèi)部溫差沿板厚呈線性分布，那么根據(jù)Westargaard－Bradbury理論最終可得到水泥混凝土路面有限尺寸板的溫度應(yīng)力計(jì)算公式：
由上述道路混凝土的溫度應(yīng)力計(jì)算公式可以看出，溫度梯度TΔ與應(yīng)力成正比的關(guān)系，當(dāng)路面板厚度一定時(shí)，溫度梯度與混凝土內(nèi)部和表面的溫差也成正比關(guān)系。因此在其它條件相同的情況下，混凝土內(nèi)部都處于最大溫升時(shí)，此時(shí)， 1＃、2＃、3＃樣的彈性模量分別為19.3MPa 、21.7 MPa和23.3 MPa，再根據(jù)上述公式，溫度應(yīng)力分別與彈性模量和溫度梯度成正比關(guān)系可知：1＃樣的溫度應(yīng)力與其它兩個(gè)樣的溫度應(yīng)力的比值應(yīng)該小于他們的最大溫升的比值,即小于3.4/5.4。由此可見(jiàn)，水泥水化導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的溫升是影響
混凝土溫度應(yīng)力的主要因素之一。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，1＃樣的最大溫升只有另外兩個(gè)樣的63.0%（即3.4/5.4）。其次，從表4可以看出，無(wú)論是在溫度到達(dá)最高溫度點(diǎn)還是在試件斷裂的一刻，低熱水泥的試樣都比其它兩個(gè)對(duì)比樣的彈性模量要小，根據(jù)上述公式，較小的彈性模量是有利于減小溫度應(yīng)力的。因此，在其它條件完全相同的情況下，低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力還不到另外兩個(gè)對(duì)比樣的63％。
2.4 應(yīng)力和應(yīng)力儲(chǔ)備反映道路混凝土開(kāi)裂敏感性
通過(guò)理論公式和一些參數(shù)可以計(jì)算出混凝土的溫度應(yīng)力，在本試驗(yàn)中被測(cè)試件在不同階段的應(yīng)力通過(guò)溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)也可以測(cè)得。
室溫應(yīng)力是混凝土發(fā)展穩(wěn)定后在室溫下的穩(wěn)定應(yīng)力，該值越小越好，它是對(duì)溫度和變形以及約束程度的一個(gè)綜合反應(yīng)，表4中的數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論是室溫應(yīng)力還是斷裂應(yīng)力1＃、2＃、3＃三個(gè)樣的應(yīng)力值都是負(fù)值，且室溫應(yīng)力1＃＜2＃＜3＃，表明它們?cè)谑覝囟继幱谑湛s狀態(tài)，而且1＃收縮應(yīng)力最小。
斷裂應(yīng)力是混凝土試件斷裂時(shí)的應(yīng)力值，該值越大越好，因?yàn)閿嗔褢?yīng)力是指混凝土抵抗斷裂極限的應(yīng)力，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示斷裂應(yīng)力為2＃＜1＃＜3＃。
應(yīng)力儲(chǔ)備是室溫應(yīng)力與斷裂應(yīng)力的比值，是室溫應(yīng)力占整個(gè)混凝土抗斷裂極限應(yīng)力中的比例，它更直接的反映了道路混凝土的抗裂性能和開(kāi)裂敏感性。混凝土路面通常受到外界荷載以及自身內(nèi)部應(yīng)力的雙重作用，一旦外界的荷載與自身應(yīng)力之和大于混凝土路面抵抗開(kāi)裂的極限應(yīng)力，路面便會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂和破壞。[4]
1＃、2＃、3＃三個(gè)樣的應(yīng)力儲(chǔ)備分別為0.271、0.420、0.377。1＃樣的應(yīng)力儲(chǔ)備最小，直接反應(yīng)了低熱水泥道路混凝土與通用硅酸鹽水泥道路混凝土相比，具有較好的抗開(kāi)裂性，較小的開(kāi)裂敏感性。
3 結(jié)論
（1） 與通用硅酸鹽水泥相比，低熱水泥混凝土具有較小的最大溫升和升溫速度，這有利于減小低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力；
（2） 混凝土的溫度應(yīng)力與它的溫升幅度成正比，在其他條件相同的情況下，低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力只有通用硅酸鹽水泥的63％；
（3） 低熱水泥道路混凝土具有較小的室溫應(yīng)力和較大的斷裂應(yīng)力，因此應(yīng)力儲(chǔ)備也較小。這直接反應(yīng)了同通用硅酸鹽水泥相比，低熱水泥道路混凝土具有更好的抗開(kāi)裂性。
參考文獻(xiàn)
1 林智海，覃維祖，張士海，張濤.虛擬儀器技術(shù)在檢測(cè)混凝土早期開(kāi)裂敏感度試驗(yàn)中的應(yīng)用.工業(yè)建筑，2003（7）：37－40
2 沈威,黃文熙,閔盤(pán)榮編.水泥工藝學(xué)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社.1999,291.323
3 朱清江.高強(qiáng)高性能混凝土的研制及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1999：165
4 周虎鑫，陳榮生，何兆益.水泥砼路面溫度翹曲應(yīng)力分析，重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，No.4,1995
5 段紅波.水泥混凝土路面溫度應(yīng)力面向?qū)ο蟮挠邢拊治?[碩士學(xué)位論文].大連理工大學(xué)，2000
關(guān)鍵詞：低熱水泥；溫度應(yīng)力；開(kāi)裂敏感性。
0 前言
伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通日益繁重，水泥混凝土路面的開(kāi)裂特別是早期開(kāi)裂以及路面的斷板現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，成為路面結(jié)構(gòu)劣化的重要原因，大大降低了混凝土路面的使用耐久性！造成路面開(kāi)裂和斷板的原因非常多，從水泥混凝土路面材料自身來(lái)講，溫度應(yīng)力是主要因素之一。
主要原因是目前道路混凝土的抗折強(qiáng)度等級(jí)越來(lái)越高，配制混凝土?xí)r水泥用量越來(lái)越多，雖然路面不厚，但大量水泥水化放熱仍會(huì)造成混凝土內(nèi)部的溫度變化，當(dāng)混凝土溫度接近室溫時(shí)，混凝土內(nèi)部存在殘留的溫度應(yīng)力。這些應(yīng)力直接增加了混凝土的開(kāi)裂敏感性?；炷谅访嬖跍囟葢?yīng)力以及車(chē)輛的荷載雙重作用下便很容易出現(xiàn)開(kāi)裂；甚至在沒(méi)有荷載的情況下，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于其內(nèi)部的溫度應(yīng)力時(shí)，混凝土也會(huì)開(kāi)裂！
因此，如何提高道路混凝土的抗開(kāi)裂性能已經(jīng)成為許多國(guó)家混凝土研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。低熱水泥是國(guó)家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目的最新科研成果，B礦含量很高，有較低的水化熱，預(yù)示著低熱水泥混凝土具有較低的溫度應(yīng)力。因此，本文從混凝土的溫度、應(yīng)力、變形以及彈性模量等不同方面系統(tǒng)的研究了低熱硅酸鹽水泥道路混凝土的抗開(kāi)裂性能，并將其同通用硅酸鹽水泥道路混凝土的開(kāi)裂敏感性進(jìn)行了對(duì)比!
1 試驗(yàn)材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
（1）將四川嘉華水泥廠生產(chǎn)的低熱硅酸鹽水泥熟料在實(shí)驗(yàn)室磨制成的低熱水泥，廣東省內(nèi)兩個(gè)大型
干法窯水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5R水泥，編號(hào)分別為C1、C2、C3，三種水泥的物理性能和化學(xué)組成見(jiàn)表1與表2：
（2）細(xì)集料為天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.8，Ⅱ區(qū)級(jí)配,粗集料為花崗巖碎石，5～40mm連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)10％，針片狀含量5.8%。
（3）外加劑為柯杰牌早強(qiáng)型萘系高效減水劑，固含量30％。
1.2 混凝土配合比
將C1、C2、C3三種水泥配制成坍落度為20～40㎜，抗折強(qiáng)度等級(jí)為F4.5
的道路混凝土，分別記為1#、2#、3#，其配合比及部分物理性能見(jiàn)表3：
表3 混凝土拌合物配合比（kg/m3）
1.3 試驗(yàn)方法
（1） 試驗(yàn)儀器
本試驗(yàn)采用清華大學(xué)研制的混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)【TSTM】[1]進(jìn)行混凝土溫度應(yīng)力的研究。攪拌好的混凝土直接澆注到溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)內(nèi)長(zhǎng)為1000㎜，截面為100㎜×100㎜的試模中，測(cè)量混凝土在接近100%的約束條件下由水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度以及應(yīng)力的變化。
（2） 試驗(yàn)條件
本試驗(yàn)是在封閉半絕熱的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行，混凝土試件的四周用聚丙烯泡沫進(jìn)行保溫，養(yǎng)護(hù)室溫度為24±2℃。當(dāng)試件恢復(fù)至室溫并穩(wěn)定后，進(jìn)行人工降溫，使試件斷裂，試驗(yàn)結(jié)束。為了得到準(zhǔn)確的對(duì)比數(shù)據(jù)，本試驗(yàn)中三個(gè)被測(cè)試件都是被養(yǎng)護(hù)到強(qiáng)度基本相同時(shí)才被降溫拉斷。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 試驗(yàn)結(jié)果
表4 溫度應(yīng)力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
注：最大溫升：混凝土試件上升到最高溫度與入模時(shí)的溫差；
溫升時(shí)間：混凝土試件上升到最高溫度的時(shí)間；
室溫應(yīng)力：混凝土試件發(fā)展穩(wěn)定后在室溫下的應(yīng)力，－表示拉應(yīng)力；
室溫時(shí)間：混凝土試件回復(fù)到室溫的時(shí)間；
斷裂應(yīng)力：混凝土試件開(kāi)裂時(shí)的應(yīng)力值；
應(yīng)力儲(chǔ)備：室溫應(yīng)力與斷裂應(yīng)力的比值；
累計(jì)變形：混凝土試件斷裂時(shí)累計(jì)總的變形量；
2.2 溫升幅度和升溫速率比較
溫升幅度和升溫速率是影響混凝土溫度應(yīng)力的兩個(gè)主要因素。
從上述圖中中可以看出，1＃樣的溫升最小，升溫速率最慢，但是到達(dá)最大溫升的時(shí)間最短。
這主要與低熱水泥的礦物組成，不同礦物的水化速率以及它們的放熱量有關(guān)。水泥熟料礦物中C3S和C3A的水化速率最快，通常在十個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)便會(huì)出現(xiàn)放熱峰，C4AF其次，而C2S最慢，其水化速率大約只有C3S 的1/20 [2]。下面是水泥熟料不同礦物的三天水化熱：C3A，888 KJ/Kg、C3S，243 KJ/Kg、C4AF，289 KJ/Kg、C2S，50 KJ/Kg[3]。結(jié)合表2中C1、C2、C3三種水泥熟料的礦物組成便能充分地解釋和說(shuō)明了1＃樣早期的升溫速率慢，溫升幅度小。
同樣， C1、C2、C3三種水泥三天的水化熱的數(shù)據(jù)也能反映三個(gè)混凝土試樣的升溫速率與溫升幅度之間的差異。從表1中可以看出，C1、C2、C3三種水泥三天齡期的水化熱分別為209KJ/Kg、264 KJ/Kg、267 KJ/Kg，雖然它們的水化熱都是通過(guò)凈漿（溶解熱法）測(cè)得，但是在本試驗(yàn)中三個(gè)待測(cè)混凝土試樣的配合比除外加劑的摻量外，其它完全相同，所以水泥在混凝土中的水化受到水灰比和集料的影響程度也基本相同，因此三種水泥三天齡期的水化熱還是充分地解釋和說(shuō)明了1＃樣早期的升溫速率慢，溫升幅度小。這顯然與1＃樣溫升幅度小和升溫速率慢相符合。
雖說(shuō)上述所有涉及到的水化熱數(shù)據(jù)都是三天的，但由于C3S在水化加速期結(jié)束之后水化速率會(huì)迅速減慢，進(jìn)入水化減速期； C3A在十個(gè)小時(shí)內(nèi)便基本水化完全；而C4AF和C2S不僅水化速率慢，而且放熱量小，因此三天的水化熱還是基本反映了水泥熟料礦物早期的水化放熱情況。
同時(shí)水化速率慢也導(dǎo)致了混凝土試件1＃樣到達(dá)最大溫升的時(shí)間短，因?yàn)槠湓缙诔掷m(xù)快速的水化能力不強(qiáng)，在入模10.6小時(shí)后低熱水泥水化產(chǎn)生的熱量不足以彌補(bǔ)混凝土試件與環(huán)境的熱交換，此時(shí)1＃樣便已到達(dá)最大溫升，而2＃樣和3＃樣的水泥C2、C3由于早期水化速率較快，在入模10.6小時(shí)后水化所產(chǎn)生的熱量仍大于試件與環(huán)境的熱交換，因此還會(huì)繼續(xù)升溫，所以它們到達(dá)最大溫升的時(shí)間都相對(duì)較長(zhǎng)。
2＃樣和3＃樣最大溫升相同，但3#樣到達(dá)最大溫升時(shí)間較短，說(shuō)明了3#中的水泥水化速率快。而溫度在達(dá)到最到溫升即試件入模12.1小時(shí)后并沒(méi)有持續(xù)上升，可能與當(dāng)時(shí)的外界的環(huán)境溫度有關(guān)。從升溫速率來(lái)看，1＃樣為0.321℃/h,2＃為0.355℃/h,3＃為0.446℃/h。溫升幅度小，升溫速率慢，這都說(shuō)明了1＃樣中的低熱水泥配制的道路混凝土將會(huì)具有較小的溫度應(yīng)力。
2.3 溫升幅度以及彈性模量對(duì)道路混凝土溫度應(yīng)力的影響
水泥混凝土路面受溫度變化的影響，將產(chǎn)生形變。溫度的變化引起的變形如果受到約束，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土路面的抗拉極限時(shí)，混凝土路面便會(huì)被破壞，產(chǎn)生裂縫。
Westargaard[4]經(jīng)典理論認(rèn)為，水泥混凝土路面板符合薄板理論，假定混凝土表層與內(nèi)部溫差沿板厚呈線性分布，那么根據(jù)Westargaard－Bradbury理論最終可得到水泥混凝土路面有限尺寸板的溫度應(yīng)力計(jì)算公式：
由上述道路混凝土的溫度應(yīng)力計(jì)算公式可以看出，溫度梯度TΔ與應(yīng)力成正比的關(guān)系，當(dāng)路面板厚度一定時(shí)，溫度梯度與混凝土內(nèi)部和表面的溫差也成正比關(guān)系。因此在其它條件相同的情況下，混凝土內(nèi)部都處于最大溫升時(shí)，此時(shí)， 1＃、2＃、3＃樣的彈性模量分別為19.3MPa 、21.7 MPa和23.3 MPa，再根據(jù)上述公式，溫度應(yīng)力分別與彈性模量和溫度梯度成正比關(guān)系可知：1＃樣的溫度應(yīng)力與其它兩個(gè)樣的溫度應(yīng)力的比值應(yīng)該小于他們的最大溫升的比值,即小于3.4/5.4。由此可見(jiàn)，水泥水化導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的溫升是影響
混凝土溫度應(yīng)力的主要因素之一。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，1＃樣的最大溫升只有另外兩個(gè)樣的63.0%（即3.4/5.4）。其次，從表4可以看出，無(wú)論是在溫度到達(dá)最高溫度點(diǎn)還是在試件斷裂的一刻，低熱水泥的試樣都比其它兩個(gè)對(duì)比樣的彈性模量要小，根據(jù)上述公式，較小的彈性模量是有利于減小溫度應(yīng)力的。因此，在其它條件完全相同的情況下，低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力還不到另外兩個(gè)對(duì)比樣的63％。
2.4 應(yīng)力和應(yīng)力儲(chǔ)備反映道路混凝土開(kāi)裂敏感性
通過(guò)理論公式和一些參數(shù)可以計(jì)算出混凝土的溫度應(yīng)力，在本試驗(yàn)中被測(cè)試件在不同階段的應(yīng)力通過(guò)溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)也可以測(cè)得。
室溫應(yīng)力是混凝土發(fā)展穩(wěn)定后在室溫下的穩(wěn)定應(yīng)力，該值越小越好，它是對(duì)溫度和變形以及約束程度的一個(gè)綜合反應(yīng)，表4中的數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論是室溫應(yīng)力還是斷裂應(yīng)力1＃、2＃、3＃三個(gè)樣的應(yīng)力值都是負(fù)值，且室溫應(yīng)力1＃＜2＃＜3＃，表明它們?cè)谑覝囟继幱谑湛s狀態(tài)，而且1＃收縮應(yīng)力最小。
斷裂應(yīng)力是混凝土試件斷裂時(shí)的應(yīng)力值，該值越大越好，因?yàn)閿嗔褢?yīng)力是指混凝土抵抗斷裂極限的應(yīng)力，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示斷裂應(yīng)力為2＃＜1＃＜3＃。
應(yīng)力儲(chǔ)備是室溫應(yīng)力與斷裂應(yīng)力的比值，是室溫應(yīng)力占整個(gè)混凝土抗斷裂極限應(yīng)力中的比例，它更直接的反映了道路混凝土的抗裂性能和開(kāi)裂敏感性。混凝土路面通常受到外界荷載以及自身內(nèi)部應(yīng)力的雙重作用，一旦外界的荷載與自身應(yīng)力之和大于混凝土路面抵抗開(kāi)裂的極限應(yīng)力，路面便會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂和破壞。[4]
1＃、2＃、3＃三個(gè)樣的應(yīng)力儲(chǔ)備分別為0.271、0.420、0.377。1＃樣的應(yīng)力儲(chǔ)備最小，直接反應(yīng)了低熱水泥道路混凝土與通用硅酸鹽水泥道路混凝土相比，具有較好的抗開(kāi)裂性，較小的開(kāi)裂敏感性。
3 結(jié)論
（1） 與通用硅酸鹽水泥相比，低熱水泥混凝土具有較小的最大溫升和升溫速度，這有利于減小低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力；
（2） 混凝土的溫度應(yīng)力與它的溫升幅度成正比，在其他條件相同的情況下，低熱水泥道路混凝土的溫度應(yīng)力只有通用硅酸鹽水泥的63％；
（3） 低熱水泥道路混凝土具有較小的室溫應(yīng)力和較大的斷裂應(yīng)力，因此應(yīng)力儲(chǔ)備也較小。這直接反應(yīng)了同通用硅酸鹽水泥相比，低熱水泥道路混凝土具有更好的抗開(kāi)裂性。
參考文獻(xiàn)
1 林智海，覃維祖，張士海，張濤.虛擬儀器技術(shù)在檢測(cè)混凝土早期開(kāi)裂敏感度試驗(yàn)中的應(yīng)用.工業(yè)建筑，2003（7）：37－40
2 沈威,黃文熙,閔盤(pán)榮編.水泥工藝學(xué)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社.1999,291.323
3 朱清江.高強(qiáng)高性能混凝土的研制及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1999：165
4 周虎鑫，陳榮生，何兆益.水泥砼路面溫度翹曲應(yīng)力分析，重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，No.4,1995
5 段紅波.水泥混凝土路面溫度應(yīng)力面向?qū)ο蟮挠邢拊治?[碩士學(xué)位論文].大連理工大學(xué)，2000
