Η συνεχής αύξηση των μετακινήσεων με αυτοκίνητο επιβάλλει τη συνεχή επέκταση, αλλά και βελτίωση του ήδη υπάρχοντος οδικού δικτύου με σκοπό την εξασφάλιση άνετης, ταχείας και ασφαλούς κυκλοφορίας με το ελάχιστο δυνατό κόστος. Τα οδοστρώματα διαχωρίζονται ανάλογα με τη δομή τους σε δυο βασικές κατηγορίες, στα εύκαμπτα και στα άκαμπτα οδοστρώματα και σε μία ενδιάμεση κατηγορία, τα ημιάκαμπτα οδοστρώματα. Ωστόσο, στη χώρα μας δεν έχουμε εμπειρία από τη συμπεριφορά οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα.     

 Μακρόχρονη πείρα σε χώρες που κατασκευάζουν δρόμους από σκυρόδεμα αλλά και θεωρητικές αναλύσεις, έχουν δείξει ότι οι πρώτες ημέρες μετά την σκυροδέτηση έχουν μεγάλη επίδραση στην συμπεριφορά του οδοστρώματος διότι επηρεάζουν την επιτυχία της λειτουργίας των αρμών που είναι καθοριστικός παράγοντας της συμπεριφοράς των οδοστρωμάτων αυτών. Η διερεύνηση επομένως των συνθηκών στις οποίες βρίσκεται ένα οδόστρωμα από σκυρόδεμα τις πρώτες ημέρες μετά τη σκυροδέτηση, ενώ ακόμη δεν κυκλοφορούν φορτία,  είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον θέμα διότι αυτές καθορίζουν την επιπόνηση που αυτό υφίσταται. Απαραίτητο συμπλήρωμα της διερεύνησης αυτής είναι ο υπολογισμός των αναπτυσσόμενων τάσεων κατά το διάστημα αυτό. Το θέμα είναι ιδιαίτερα πολύπλοκο λόγω του μεγάλου αριθμού των παραγόντων που επεμβαίνουν, καθώς και του νεαρού του σκυροδέματος που εν πολλοίς δεν έχει ακόμη διερευνηθεί σε βαθμό που να μπορεί να μαθηματικοποιηθεί, δηλαδή να μπορεί η συμπεριφορά του σκυροδέματος να διατυπωθεί υπό μορφή μαθηματικών εξισώσεων.

Οι  σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των πλακών εδάφους από σκυρόδεμα, ενώ αυτό είναι ακόμη μικρής ηλικίας, είναι:  

• η θερμότητα ενυδάτωσης,  

• οι κλιματολογικές συνθήκες,  

• ο συντελεστής θερμικής διαστολής του σκυροδέματος,  

• η θερμοκρασία σκυροδέματος και υπόβασης,  

• οι δυνάμεις τριβής,  

• οι αναπτυσσόμενες τάσεις καμπύλωσης/κύρτωσης της πλάκας,  

• τα φαινόμενα ερπυσμού και χαλάρωσης τα οποία είναι ιδιαίτερα έντονα  λόγω του νεαρού της ηλικίας του σκυροδέματος, και  

• η ακολουθούμενη κατασκευαστική διαδικασία.     

Στην πολυπλοκότητα των παραπάνω παραγόντων πρέπει να προστεθεί και το γεγονός της αλληλεπίδρασης αυτών. Το τελικό αποτέλεσμα είναι το σκυρόδεμα να υφίσταται επιβαλλόμενες παραμορφώσεις/μετακινήσεις οι οποίες οδηγούν εξαιτίας της παρεμπόδισης της παραμόρφωσης/μετακίνησης, λόγω τριβής και λόγω ίδιου βάρους, στην ανάπτυξη εφελκυστικών τάσεων  με αποτέλεσμα την ρηγμάτωση του σκυροδέματος. Για την αντιμετώπιση των τάσεων και των συνεπακόλουθων ακανόνιστων και ανεξέλεγκτων ρωγμών που αναπτύσσονται στο  νεαρό και μικρής ακόμη αντοχής σκυρόδεμα κατασκευάζονται την κατάλληλη χρονική στιγμή και σε προκαθορισμένες θέσεις οι αρμοί.  Πρόσθετοι παράγοντες που επηρεάζουν τη ρηγμάτωση του σκυροδέματος σε μικρή ηλικία είναι ο τύπος των αδρανών, η ώρα έναρξης της κατασκευής σε συνδιασμό με τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες, ο τύπος της υπόβασης, οι επιλεχθείσες μέθοδοι συντήρησης, το πάχος της πλάκας σκυροδέματος και ο χρησιμοποιούμενος οπλισμός.   

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία γίνεται μία προσπάθεια μελέτης της επιπόνησης και ρηγμάτωσης του σκυροδέματος σε νεαρή ηλικία για κλιματολογικές συνθήκες που πλησιάζουν εκείνες που επικρατούν στη χώρα μας και με υλικά σκυροδέματος που συνήθως χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα.  Η ανάλυση των αναπτυσσόμενων τάσεων γίνεται μέσω της χρήσης του υπολογιστικού προγράμματος HIPERPAV II. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν αφορούσαν το άοπλο σκυρόδεμα και ήταν:

• η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, η ώρα έναρξης της διάστρωσης,

• η ώρα κοπής των αρμών,

• το πάχος της πλάκας σκυροδέματος,

• το είδος του τσιμέντου,

• το είδος στρώσης έδρασης της πλάκας (υπόβασης),

• οι διαστάσεις της πλάκας, και

• η θερμοκρασία σκυροδέματος κατά τη διάστρωση.

Τα κυριότερα συμπεράσματα από αυτή την παραμετρική ανάλυση είναι:

• Επιβεβαιώνεται ότι οι θερμοκρασιακές μεταβολές τις πρώτες 72 ώρες μετά την σκυροδέτηση επηρεάζουν την τάση πρόωρης ρηγμάτωσης των πλακών.

• Επιβεβαιώνεται η πρακτική που εφαρμόζεται σε ορισμένες χώρες σε περιόδους σχετικά υψηλών θερμοκρασιών να αποφεύγεται η σκυροδέτηση τις ώρες από 8.00 π.μ έως 12.00 μ.μ περίπου γιατί αυτές οι πλάκες παρουσιάζουν το μεγαλύτερο κίνδυνο πρόωρης ρηγμάτωσης. Το συμπέρασμα αυτό θα πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη στη σύνταξη προδιαγραφών κατασκευής οδοστρωμάτων και δαπέδων από σκυρόδεμα.

• Επιβεβαιώνεται το όφελος της πρακτικής που εφαρμοζόταν σε ορισμένες χώρες να προφυλάσσουν τις νεοδιαστρωμένες πλάκες με σκιάδια έτσι ώστε να περιοριστεί η επιρροή της ηλιακής ακτινοβολίας στην αύξηση της θερμοκρασίας της μάζας του σκυροδέματος.

• Διαπιστώθηκε ότι για τις εξετασθείσες θερμοκρασιακές μεταβολές  οι αναπτυσσόμενες τάσεις παρουσιάζουν ένα μέγιστο για πάχος 35 cm,  ελαττούμενες για μικρότερα και για μεγαλύτερα πάχη. Αυτό θα μπορούσε να αποδοθεί στη δυσμενέστερη  θερμοκρασιακή κατανομή στη μάζα του σκυροδέματος σε πάχος πλάκας 35 cm.

• Ο τύπος του τσιμέντου επηρεάζει την τάση για πρόωρη ρηγμάτωση κατά το ποσοστό επιρροής του στην θερμότητα ενυδάτωσης και τις θερμοκρασιακές μεταβολές του σκυροδέματος. Τσιμέντα με μικρότερη θερμοκρασία ενυδάτωσης (τσιμέντα με ποζολάνη, ιπτάμενη τέφρα ή άλλα συστατικά) παράγουν  σκυροδέματα τα οποία έχουν μικρότερη επιρρέπεια σε ρηγμάτωση σε σύγκριση με τα σκυροδέματα από άλλου τύπου τσιμέντα, σε όμοιες συνθήκες.

• Απαιτούνται πρόσθετες εργασίες στη χώρα μας προκειμένου να γίνεται εισαγωγή δεδομένων στο πρόγραμμα τα οποία να ανταποκρίνονται στις πραγματικές συνθήκες της χώρα μας. Τα κυριότερα από τα στοιχεία αυτά είναι:

  • η εξέλιξη της αντοχής τις πρώτες 72 ώρες,

  • η εξέλιξη του μέτρου ελαστικότητας διαφόρων σκυροδεμάτων τις πρώτες 72 ώρες, και

  • η εξέλιξη της θερμοκρασίας ενυδάτωσης των διαφόρων τσιμέντων  που χρησιμοποιούνται στη χώρα μας.