凉水塔防腐路面损伤断裂微裂缝产生的原因分析

1.1板底微裂缝的产生。水泥凉水塔防腐路面是将水泥直接浇注在凹凸不平的基层上。水泥砂浆将面层、基层形成一个整体，然而面层、基层的弹性模量、泊松比和强度各不相同。面层与基层的接触面部分的弹模、泊松比和强度不同于面层的弹模、泊松比和强度，又不同于基层的相应指标，实质上是一过渡层，并且相对面层而言，该层即为强度薄弱层。随着时间的推移，由于基层和面层各自的弹模、泊松比和强度的增长速度各自不同，同时由于面层水泥凉水塔防腐逐渐凝结，凉水塔防腐将产生收缩变形，由于温度的周期性变化，面层与基层之间存在不等量变形。由于以上原因，在面板横缝切割后必然会导致本来融为一体的过渡层沿路面板薄弱层平面开裂和破坏，将面层与基层彼此分离，破坏面处于一种非常光滑的凹凸不平状态。凹凸不平的接触面阻碍了凉水塔防腐面板与基层的不均匀胀缩，产生了巨大剪应力。剪应力直接对面板施加撕裂破坏，从而使板底不同部位微裂纹产生成为必然。

1.2板中微裂缝的生成。材料的结构组织在外载或环境因素作用下将出现如微裂纹形成、扩展、空洞萌生、晶体位错等微观不可逆变化，这些微观变化将造成材料宏观力学性能的劣化，这就是材料的损伤。就宏观水平来说，凉水塔防腐是集料颗粒加水泥浆基体的两相复合材料。在制造成形后，凉水塔防腐本身就是一种内部含水、微裂缝、微孔隙的损伤体，其损伤度D为：D＝1－S'／S
式中：S、S'分别为连续介质中的一个单元出现损后内外法线为n的某截面在损伤前后的面积。
损伤后凉水塔防腐的弹性模量E平：E平＝E（1－D）
式中：E——损伤前凉水塔防腐的弹性模量；D——损伤度。
2.在外力作荷载用下裂缝的扩展
2.1外力作用下板底裂缝的发展。由于过渡层的破坏，面板与基层分离，在路面继续胀缩和产生温度变形的剪应力作用下，其板底微裂纹必将不断的发展、不断的增多，损伤路面强度。车辆动荷载的作用下，路面板会发生振动，板的振动反过来又作用于行驶其上的车辆，这种车－板之间的耦合作用随荷载多少和车速的大小、路面平整状况以及基层材料性能的不同而变化，并且会对板的开裂产生较大的影响。研究表明，路面越不平整，车速越高，荷载越大，这种作用会更加明显，裂纹的生成和拓展速度亦就越快。