Кандидат технических наук
Doctor of Engineering
Professor, PhD in Engineering
Кандидат технических наук, доцент.
Адрес для переписки: Шевчук Леонид Иванович - Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 150, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 265-97-28 ftk75@bntu.by
Associate Professor, PhD in Engineering.
Address for correspondence: Shevchuk Leonid I. - Belаrusian National Technical University, 150 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 265-97-28 ftk75@bntu.by
Среди различных воздействий на покрытие автомобильных дорог следует выделить так называемый термический удар. В зимний период эксплуатации дорожных покрытий на поверхности бетона образуется слой льда. Обычно для его удаления с поверхности дорожного покрытия применяется хлористый натрий, который понижает температуру замерзания воды и вызывает таяние льда при отрицательной температуре. Поэтому в бетоне, находящемся непосредственно под тающим слоем льда, резко снижается температура, что приводит к значительным напряжениям. Такое явление получило название «термический удар» – локальное значительное изменение температуры. Этот процесс недостаточно изучен, имеет практическую значимость для оценки прочности и долговечности цементно-бетонного покрытия и поэтому актуален. Целью исследований авторов являлись разработка математической модели и определение допустимых градиентов термического удара для цементно-бетонного дорожного покрытия. Для определения напряженно-деформированного состояния цементно-бетонных покрытий автомобильных дорог использовали конечно-разностный метод. Составлена компьютерная программа, позволяющая выполнять расчет дорожного покрытия при различных законах распределения температуры по его глубине. Получены закономерности распределения деформаций и напряжений в цементно-бетонном покрытии автомобильных дорог при термическом ударе. Установлен допустимый параметр распределения температур по толщине покрытия. При расчете использован критерий прочности, основанный на процессе образования и развития микротрещин в бетоне. Установлено, что термический удар вызывает на поверхности цементно-бетонного покрытия значительные градиенты температур, приводящие к большим нормальным напряжениям в поверхностном слое бетона. Возможность появления микротрещин в дорожном покрытии определяется характеристиками прочности материала, условиями закрепления плиты и градиентом температур.
It is necessary to mention specially so-called thermal shock among various impacts on highway surface. Ice layer is formed on a concrete surface during the winter period of pavement surfacing operation. Sodium chloride which lowers temperature of water-ice transition temperature and causes ice thawing at negative temperature is usually used to remove ice from the pavement surface. Consequently, temperature in the concrete laying immediately under a thawing ice layer is coming down with a run that leads to significant stresses. Such phenomenon is known as a thermal shock with a meaning of local significant change in temperature. This process is under investigation, it has practical importance for an estimation of strength and longevity of a cement-concrete pavement surfacing and consequently it is considered as rather topical issue. The purpose of investigations is to develop a mathematical model and determination of shock blow permissible gradients for a cementconcrete road covering. Finite difference method has been used in order to determine stressed and deformed condition of the cement-concrete pavement surfacing of highways. A computer program has been compiled and it permits to carry out calculation of a road covering at various laws of temperature distribution in its depth. Regularities in distribution of deformation and stresses in the cement-concrete pavement surfacing of highways at thermal shock have been obtained in the paper. A permissible parameter of temperature distribution in pavement surfacing thickness has been determined in the paper. A strength criterion based on the process of micro-crack formation and development in concrete has been used for making calculations. It has been established that the thermal shock causes significant temperature gradients on the cement-concrete surfacing that lead to rather large normal stresses in the concrete surface layer. The possibility of micro-crack formation in a road covering is determined with the help of such characteristics as material strength, conditions of plate anchoring and a temperature gradient.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.