水泥混凝土路面早龄期应力行为试验研究

胡昌斌，孙增华，王丽娟

(福州大学土木工程学院，福建，福州，350008)

水泥混凝土路面在施工及养生早龄期阶段由于环境场和水泥水化的综合作用，会在板内形成不均匀分布的温湿度场，进而产生早龄期翘曲变形和应力[1−2]。Suh等[3]在连续配筋混凝土路面(CRCP)试验研究中提出水泥混凝土路面早龄期一般是指路面板浇筑完成后的前72 h。Rasmussen、McCullough等[4−5]通过对水泥混凝土路面(JPCP)的早龄期温度场、湿度场及竖向位移变形试验研究，发现施工环境对早龄期性状以及路面早期破坏和耐久性具有显著影响。在此之后，路面早龄期性状研究逐步受到学者关注。

Schell[6]、Schindler等[7]、Jeong和Zollinger[8]、Hansen等[9]、Ceylan等[10]、Wells等[11]、Asbahan等[12]、Kim等[13]、Wei等[14]、冯德成等[15]通过开展水泥混凝土路面早龄期现场监测试验，揭示了路面板的温度场、湿度场以及翘曲变形的性状特征，通过固化翘曲(built-in curling)和固化温度差(built-in temperature difference)等概念揭示了施工环境对路面应力和翘曲等行为的影响。根据试验工况的不同，实测终凝固化温度梯度差范围在−0.77℃/cm～0.16℃/cm；湿度干缩主要发生在路面板距板顶5 cm范围内，产生板角向上的卷曲变形；环境荷载作用下路面板早龄期呈现板角向上凹形翘曲或板角向下的凸形翘曲，实测翘曲量级在−0.6 mm～1.5 mm，特别是高温夏季施工的路面会形成负的固化温度梯度差或固化翘曲，产生板角向上的翘曲，湿度卷曲加剧了板角向上的翘曲形状[8,10]。

为综合考虑早龄期温度梯度、湿度收缩、徐变等的影响，量化环境荷载对路面早龄期行为的量级，Rao等[16]提出等效固化翘曲(EBIC)和等效固化温度梯度差(EBITD)的概念来描述环境荷载对路面板早龄期行为的影响，Ceylan等[10]、Beckemeyer等[17]、Rao等[18]采用现场实测路面板温度场、翘曲性状的方法，结合有限元分析获得EBITD值，Rao、Roesler[19]采用落锤弯沉(FWD)加载，测量路面板力学响应，再结合有限元结果确定EBITD值范围在−0.22℃/cm～−1.33℃/cm。

路面板早龄期在环境荷载作用下产生的翘曲变形，受到接缝、接触面摩擦和自重等结构约束限制，会产生内应力。Rasmussen[4]、Schell[6]、Hansen等[9]通过现场试验获得固化温度梯度后，采用有限元软件分析了路面板早龄期内应力的形成与演变特征。Yeon等[20−21]设计无应力圆筒装置(NC)，现场监测了与应力有关的应变的发展，分析了环境荷载作用下徐变和固化翘曲对路面板应力发展的影响。Castaneda等[22]、李新凯等[23]分别采用切缝法和钻环法反演了路面早龄期残余应力的量级。

Rasmussen[4]、Shoukry等[24]、Ye[25]、Lee等[26]、王丽娟等[27−28]为揭示不同施工环境条件下路面板的早龄期力学行为，在开展路面板早龄期温度场、湿度场、翘曲变形监测试验的基础上，提出了HIPERPAV、3DFE、TMAC2、ICON等路面早龄期力学行为仿真程序，采用试验监测数据验证了程序的有效性。

目前路面板早龄期温湿度类和变形类性状都可以较准确测得，对于理论上提及的早龄期应力由于早龄期收缩变形、蠕变、徐变以及温度场循环并不能通过应变的方法直接测得，需要通过剥离与应力无关的不同影响因素作用，并基于数值计算的间接方法实现，目前此方面的研究还不深入，早龄期应力与其他早龄期性状的关系也缺乏分析。同时不同国家和地区的气候、结构和水泥材料都有其各自的特点，这些不同因素也将直接影响路面板的早龄期行为。

我国目前对于路面板的早龄期应力的试验和理论研究还很少。鉴于此，本文借鉴文献[21]的早龄期应力研究方法，采用无应力圆筒装置从总应变实测结果中剥离出与应力有关的应变时程，基于应变历史结合步进法考虑徐变的影响后获得应力时程，通过理论结合试验获得路面早龄期应力性状。选择夏季高温、冬季低温、隧道恒温3种典型环境工况开展现场试验，并同步监测了路面板早龄期温度场和整板翘曲形状，观察路面板早龄期应力性状与温度梯度和翘曲变形的相互关系，具体如下。

1 基于早龄期应变历史的应力计算

一般混凝土的应力性状是通过应变来获得的，但是应变有不同的驱动来源，同时由于早龄期蠕变和徐变，应变和应力不是线性的对应关系。要通过早龄期应变获得应力观察，既需要剥离不同的驱动来源，还要考虑徐变及其与应力历史的组合形成的非线性对应关系。本文采用无应力圆筒装置监测并去除路面板内温湿度应变等与应力无关的应变[21]，基于应变历史结合步进法考虑徐变松弛获得路面板典型监测位置应力性状和时程。

基于路面板早龄期阶段应变历史的应力增量计算方法如下[29−32]。

1)混凝土应力松弛函数

单轴加载粘弹性混凝土材料应变-应力本构关系为：

2)早龄期应变历史与应力的增量计算方法

基于实测的应变历程计算时变应力的数值方法主要有效模量法、龄期调整有效模量法、增量法和步进法。步进法可以准确评估考虑材料时变特性的硬化混凝土在变化的应变时程作用下的应力历史，本文选择步进法。

式中：φ0、d、p为材料参数，分别取0.9、0.32、0.32；上述时间均为等效龄期。

通过式(2)计算得到每一步的应力增量后，叠加每个应力增量即可得到混凝土应力时程，即：

以上步骤可用MATLAB语言编制计算程序。

2 早龄期应力监测试验

2.1 工况设计

现场监测试验分别选择福建高温夏季施工、低温冬季施工和隧道内恒温环境施工3种典型工况进行，分别位于福建省漳州S208线华安城关至漳平路段(1#)、厦门新机场(2#)以及漳州云平高速公路玉和隧道(3#)，同步监测路面板早龄期温度场和整板翘曲形状。路面结构如图2所示，试验路结构尺寸、施工时间与环境场参数见表1和图3。

图3 早龄期环境参数Fig.3 Changesof environmental parametersin early age

表1 路面板现场试验信息Table 1 Information about field testing

图2 路面结构示意图/cmFig.2 Schematic diagram of pavement structure

1#试验板为高温夏季施工，试验阶段气温为24℃～42℃，日平均气温在30℃以上，最大昼夜温差为18℃，太阳辐射强度最大值为970 W/m2，环境湿度为45%～83%，平均风速为0.8 m/s，最大风速为1.9 m/s。2#试验板为低温冬季施工，试验阶段气温为9℃～13℃，日平均气温约为15℃，最大昼夜温差为12℃，太阳辐射强度最大值为410 W/m2，环境湿度为51%～95%，平均风速为2.9 m/s，最大风速为5.8 m/s。3#试验板位于隧道内，施工环境与室内标准条件相近，气温为21℃±1℃，无太阳辐射，环境湿度为70%±5%。可以看到，1#、2#和3#试验板属于3种不同的典型环境施工工况，施工环境区分度好。

终凝时刻采用临界水化度和等效龄期理论，以路面板各个位置混凝土全部达到终凝条件作为路面板应力与翘曲变形的起始时刻。根据路面板各个位置传感器监测的温度数据计算得到1#～3#现场试验路面板终凝时间分别为2014.6.25/23:00、2020.1.11/1:00和2019.5.29/15:00。

2.2 传感器的布置

试验段传感器主要有温度、竖向位移、应变传感器，无应力筒装置。温度采用应变计携带的温度传感器监测，应变采用振弦式应变传感器监测。现场环境场采用PC-3型便携式自动气象站同步测量。

路面板的竖向位移监测，由于路面板早龄期翘曲量级非常小，不易监测，本文采用将振弦式应变传感器竖向预埋设并固定于面板底部基础内，监测板底的竖向变形。制作方法是将至少1/2长度的振弦应变计埋置在混凝土圆柱构件中，并设置于基层内，为确保构件固定和防止构件随基层和面层变形，构件底部用环氧树脂固定，侧面与基层之间采用塑料等弹性物填充，顶面设防水薄膜隔离。结合应变传感器的尺寸，监测得到的应变数据可转换为竖向位移。竖向位移监测装置埋设如图4所示。

图4 板底竖向位移监测装置Fig.4 Measurement device of slab vertical displacement

现场足尺板翘曲试验在路面板的板中、板角、板边中部和1/4板中等典型位置埋设13组传感器测量路面板的三维不均匀特性，传感器布置如图5所示。

图5 传感器布置示意图Fig.5 Schematic drawing showing location of gauges

对现场1#、2#试验板分别监测温度、竖向位移和应变数据，并设置无应力筒。重点观察面板早龄期温度场、翘曲形状、温湿度应变和总应变历史。由于无应力圆筒装置直径为7.5 cm、长为25 cm，尺寸相对较大，不便于将无应力圆筒装置设于路面板表层，一般设置于板厚中间或者板底位置。1#板中无应力圆筒设置于板厚中部位置，2#试验板中无应力圆筒设置于板底位置。3#试验板未设无应力筒。

2.3 不同应变分量试验剥离方法

埋设振弦式应变传感器监测混凝土总应变，通过无应力筒剥离温度湿度自由应变。

将振弦式应变计置于PVC圆筒内，并用路面混凝土填充密实，保证圆筒内外混凝土生长条件一致，通过PVC筒壁隔离内外混凝土，使筒内混凝土自由变形，筒内应变计只监测温度应变。同样的，在另一PVC圆筒内设置应变计，该圆筒壁上预留圆孔，使圆筒内、外混凝土发生水分自由交换，混凝土湿度保持一致，此时带孔的圆筒装置监测的是温度应变和湿度应变。为确保筒内混凝土是自由变形，须使圆筒内壁光滑，并在圆筒两端采用弹性填充物密封[20−21]，该测量与应力无关的应变称为无应力圆筒装置，测量总应变及分量如图5所示。

根据振弦式应变计和无应力圆筒装置监测结果，可以得到混凝土总应变、温度应变、湿度应变，总应变减去温度应变和湿度应变得到与温湿度无关的应变分量，主要为弹性应变和徐变应变。

3 试验结果分析

3.1 路面板早龄期温度场

路面板早龄期温度场监测结果如图6～图9所示。

图6 1#试验路面板各位置温度变化Fig.6 Temperature histories at bottom of slab 1#

图8 3#试验路面板温度实测值Fig.8 Measured temperature historiesin slab 3#

图9 1#～3#路面板板顶与板底温度梯度差实测值Fig.9 Measured temperature difference histories between top and bottom of slabs1#～3#

路面板早龄期温度场主要性状特征如下：

1)路面内部温度随环境温度呈现周期性波动，板顶温度波动幅度最大，板中次之，板底温度波动最小。高温夏季早晨施工时，由于水泥水化热、大气温度以及太阳辐射的共同作用，会导致路面板内部产生高温(图6)，而低温冬季施工的路面温度相对较低(图7)。从图6(a)和图7可以看出，不同施工环境下路面板早龄期温度波动范围在12℃～48℃。

图7 2#试验路面板温度实测值Fig.7 Measured temperature historiesin slab 2#

2)沿板厚方向存在温度梯度，板顶板底温度差值呈现昼夜周期性正负值波动，板顶板底温度差一般在−12.1℃～13℃，其中夏季施工的路面早龄期温度差较大，低温冬季施工的路面温度差较小。终凝固化时刻温度梯度差取决于终凝时间所在的时段，1#～3#试验板固化温度梯度差分别为−1.2℃、3.9℃、−1.4℃。此外从图9可以看出，水化热显著影响前24 h龄期内的温度梯度差，水化热结束后，温度差与环境场波动一致；高温夏季工况下的温度差范围明显高于低温冬季工况。

3)路面板同一深度平面上也存在温度梯度，一般情况下，同一深度的板中温度＞板边温度＞板角温度，高温夏季工况下平面温度差值可达6.5℃(图6)，而低温冬季工况下平面温度差为2℃～4℃。

4)路面早龄期温度场随水泥水化放热叠加环境场作用而波动。路面板总体温度在水泥水化热作用，在前24 h峰值最高，水泥水化放热可以使路面板温度升高高达18℃，随着水泥水化逐渐结束，板体温度峰值逐渐降低。对比3个环境工况可以看到，早龄期温度场波动显著性由环境场决定，三维导热边界使路面板整体呈现温度的不均匀分布。

3.2 竖向位移与翘曲

翘曲形态以板中为基点，如图10～图13所示。图14的面板整体翘曲形状基于13组设于板底的竖向位移监测装置采用二次型曲面拟合得到。

图1 步进法计算应力示意图Fig.1 Concept of stress calculation using step-by-step method

图10 1#试验面板对角线竖向位移Fig.10 Vertical displacement of diagonal measured in slab 1#

图13 3#试验路面板板边线竖向位移Fig.13 Vertical displacement of sideline relative to center measured in slab 3#

图14 1#试验路面板整体翘曲形状Fig.14 Curling outline of pavement slab 1#at different time instances

研究发现：

1)早龄期竖向位移和翘曲随一天的天气变化呈现波动性，波动幅值与施工条件、环境条件显著相关，早龄期正温差、负温差最大值分别对应板角向下翘曲最大值和向上翘曲最大值。高温夏季施工的1#试验板板角竖向位移波动范围较大，为−450µm～550µm(图10)。低温冬季施工的2#路面板板角翘曲范围为−8µm～26µm(图12)，远小于高温夏季工况。隧道内3#试验板早龄期板角翘曲最大为90µm，在徐变作用下逐渐降低为26µm(图13)。

图12 2#试验路面板板边线竖向位移Fig.12 Vertical displacement of sideline relative to center measured in slab 2#

2)早龄期面板整体存在板角向上的凹形翘曲和板中向上的凸形翘曲，翘曲形态受不均匀温湿度环境场、结构约束影响，会出现板角始终向上的凹形翘曲，凹形与凸形翘曲交替变化，以及板角始终向下的凸形翘曲三种形态，表面湿度丧失引起的干燥收缩，显著影响路面板的固化翘曲形态和量级。

图10、图11和图14显示，1#试验路面板为凹形与凸形翘曲交替出现的工况，正午12:00前后路面板板中向上的翘曲，而夜间0:00情况正好相反，呈现的是板角向上的翘曲；从图13可以看到，隧道内的3#试验路面板则呈现出板角始终向上的凹形翘曲，徐变作用使翘曲量级逐渐减小。这说明温度场稳定条件下，湿度收缩对翘曲形状产生显著作用。

图11 1#试验路面板对角线翘曲形状Fig.11 Measured curling outlinesof slab diagonal in slab 1#

试验显示，养生结束时的干燥收缩引起的湿度翘曲很显著，在养生保湿阶段路面板翘曲量级较小，养护结束后路面翘曲显著增加。例如1#路面板养护期内翘曲峰值约为200µm；而养护结束后，受大气温度、太阳辐射以及失水干缩的共同作用，路面板的翘曲量明显增加，峰值将达到600µm，板顶板底温度梯度差波动范围也增加(图9)，且周期性向上向下翘曲波动十分明显。

3)由于温度场的三维不均匀性和结构约束，路面板翘曲形态呈现不对称性。分析发现，图14拟合得到的1#路面板对角线翘曲性状的不对称翘曲主要是受温度场不均匀以及接缝约束的影响。

3.3 早龄期应变历史

图15～图17为试验板不同位置总应变曲线，图18～图19所示为通过无应力圆筒装置得到的应变分量。

图18 1#试验路面板板中底部应变曲线Fig.18 Strain histories measured at bottom of slab 1#

图19 2#试验路面板板中底部应变曲线Fig.19 Strain histories measured at bottom of slab 2#

试验发现：

1)混凝土总应变整体呈现先增大、后减小、再波动循环的基本特征(图15～图17)，量级为−150µε～150µε。分析认为，前面两个行为与水化放热行为显著相关，应变波动循环则与日气温波动有关。以隧道3#板为例，早期应变主要受水泥水化作用影响(图17)，后期应变循环幅值变化很低，板顶混凝土短暂膨胀后快速收缩，总应变降低约100µε，板底混凝土热量散失较慢，温度持续升高造成膨胀量较大，后期降至稳定温度时，收缩约80µε，板顶收缩大于板底收缩造成面板产生向上的固化翘曲变形。

图15 1#试验路面板不同位置总应变曲线Fig.15 Total strain histories at different locations in slab 1#

图17 3#试验路面板不同位置总应变曲线Fig.17 Total strain historiesat different locationsin slab 3#

2)路面混凝土的早龄期温度应变与湿度应变也呈昼夜波动，但是节奏相反，混凝土温度升高发生应变增加(膨胀)时，湿度应变往往是降低的(收缩)。早龄期温度应变受水化热和环境条件影响，而后期由环境决定。湿度应变表现为收缩应变，随龄期增长，湿度收缩缓慢增长(图18和图19)。

4 路面板早龄期应力性状分析

4.1 路面板早龄期应力性状

根据监测所得应变历史，采用应力叠加计算方法，分析路面板的早龄期应力性状如图20所示。

图20 1#和2#试验路面板混凝土早龄期应力评估Fig.20 Evaluated early-age stresses histories in slabs1# and 2#

1)1#试验板板中应力历史显示，路面板早龄期应力先呈现压应力(阶段I)，随后为拉应力(阶段II)，后期为应力波动(阶段III)，而应力波动中包括了压应力波动和拉压应力循环波动。

该试验板于高温夏季傍晚铺筑，终凝结束后在水化热作用下，温度升高，混凝土膨胀产生压应力(阶段I)，幅值为0.15 MPa；水化放热结束，路面板温度降低，混凝土收缩产生拉应力(阶段II)，应力幅值为0.27 MPa；随着后期路面板刚度提高、持续降温，整体结构产生板角向上、向下翘曲交替出现，路面板应力周期波动(阶段III)，先经历了压应力区波动，压应力幅值为0.75 MPa，之后转变为拉压应力循环波动，应力波动范围在±0.5 MPa之内。

2)2#试验板板底应力时程显示，终凝后路面板由于水化热作用温度升高，混凝土膨胀产生压应力(阶段I)，幅值为0.17 MPa；之后混凝土散热温度降低，收缩产生拉应力(阶段II)，最大值为0.24 MPa；随着混凝土刚度提高，路面持续降温，整体结构板角向上的翘曲变形波动，路面板应力也是周期性波动(阶段III)，先经历了压应力区波动，压应力幅值为0.75 MPa，之后在长期环境场的作用下逐渐转变为拉压应力循环波动。

3)综合1#夏季和2#冬季工况下应力发展特征可以看出，路面板早龄期应力经历了水化温升产生短暂的压应力(阶段I)，水化热消散结束降温产生拉应力(阶段II)，以及后期受环境气温波动引起的应力波动(阶段III)3个阶段。温升温降会导致应力的变化，但不决定拉、压应力的状态。

同时还看到，1#和2#板早龄期阶段出现的纯压波动状态，然后逐渐抬升偏移，直至出现拉压循环，分析认为这可能是观察到的一个路面板早龄期应力其他同类研究也观察到的典型现象。很多已有早龄期应变监测观察发现，早龄期阶段的应变经常出现与翘曲对应计算的拉压反向的情况(反常)[35−36]，但到了后期和服役期监测的应变将和翘曲形状计算对应的应力-应变工况一致(即恢复到正常)。从本试验可以看到，这个反常的恢复时间夏季大约需要5 d，冬 季2#板的早龄期应力拉压波动趋势恢复缓慢，压应力区波动时间较长，经历了很长时间(15 d)才转换到拉压应力循环的正常阶段。分析认为，这种恢复行为可能与早龄期阶段路面板放热、固化硬化行为产生初始应力与约束条件的相互作用，直至初始应力获得一定程度松弛有关，主要的应力松弛行为是板整体变形、翘曲变形与约束和边界的循环疲劳作用。

4)综合来看，早龄期应力的行为影响因素可分为主动因素和被动因素。主动的驱动因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用，被动影响因素有水泥混凝土的硬化行为和徐变行为、结构约束、边界条件情况等。

观察早期徐变主要效应是消减早期应力值，不改变早龄期应力状态，但是对应力的松弛影响具有复杂性。从图20对比有无徐变的应力情况，可以看出徐变降低了1#路面板早龄期阶段的应力峰值，降低幅度约33%，但是后期拉应力幅值并没有受徐变影响。同样地，徐变降低了2#试验板早龄期应力峰值约28%，后期降低压应力峰值的同时提高了拉应力值，这主要与翘曲变形的重新分配有关。

4.2 早龄期应力与温度梯度、翘曲的关系

图21所示为现场试验获得的早龄期应力和板角翘曲演变过程与温度差之间对应的联系。

图21 早龄期应力时程与温度差和翘曲的对应关系Fig.21 Relationship between early-age stress history and temperature difference and curling

研究发现：

1)分析可以发现，早龄期期间面板应力和翘曲两者耦合联动，同时翘曲变形会改变路面板的形状状态(甚至支承状态)进而直接影响应力的分布。初期水化热效应显著，路面板刚度低，早龄期应力主要为整体温度变化和结构约束产生的应力；后期随着面板刚度大，水化热效应下降，早龄期应力与面板温度梯度形成的路面板翘曲形状引起的重力综合作用份额增大，并通过反复涨缩和翘曲变形循环作用对边界和约束进行破坏，从而实现对早期积累的特定早龄期固化初始应力进行松弛。

2)通过比较路面板的一些变形和平整度实验观测，分析认为这种松弛现象的附加效应就是面板结构约束和界面的松动，以及面板位置的爬移。有试验研究对面板的整体的平整度观察发现，2年内路面存在板翘曲变形松弛、量级减小现象[8]。也应值得注意的是，在刚通车的初始阶段和龄期1个月以后的后期的通车阶段，面板内部的应力条件并不相同。例如2#板的板底在第3 d～17 d处于持续的纯压波动循环的阶段，面板总体向上翘曲，对应的板顶将处于持续的受拉波动状态，一旦通车后板顶将极易受损开裂，形成由顶向下的过早断裂，如何规避这其中的不利情况，避免早期过早断板值得探究。

4.3 讨论

将本文结果与国外同类研究进行了对比，如图22所示，早龄期应力基本规律较为接近。终凝后短暂水化升温阶段呈现出压应力，随后一段龄期内板底应力表现为拉应力，之后板底应力以压应力为主，均呈现昼夜周期波动。

图22 路面板早龄期应力监测结果对比Fig.22 Comparison of early-age stressmonitoring results

综合来看，水泥混凝土路面早龄期应力受施工气候条件、施工工艺、结构参数、材料参数等诸多因素耦合影响。影响因素可分为主动因素和被动因素。主动的驱动因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用，被动影响因素有水泥混凝土的硬化行为和徐变行为、结构约束、边界条件情况等。可以看到，每次路面板早龄期现场监测试验数据都具有自身应变应力历史和独特性。

总体由于早龄期最初期的混凝土收缩、水化放热的温升、水化放热高峰结束的散热降温、正常阶段的气温温度梯度影响，路面板早龄期应力一般会先后经历压应力、拉应力和应力波动3个阶段，应力波动阶段还会存在一个应力松弛过程，具体的松弛过程与初应力积累、结构和界面的约束情况有关。早龄期应力的应力波动和松弛过程的存在，造成路面板在初期运营的一段时间内面板内应力并不相同，需要在设计时提前规避可能存在的过大的拉应力状态，避免早期过早断板。

现场试验发现，路面板早龄期应力波动与板位有很大关系，而无应力圆筒装置尺寸较大，无法获得板顶表面位置的应力应变状态，后续可对无应力圆筒装置的监测技术进行进一步改进。此外，早龄期应力应变的初始值假定为路面板的终凝时刻，可能对初始早龄期应力状态评估形成一定误差，研究开发一种能够准确判别混凝土应力状态的传感技术对于路面板应力研究十分重要。现场试验观察是理论研究的前提，但数值仿真相比试验技术研究可更全面、深刻地揭示水泥混凝土路面早龄期性状及其对长期性能的影响，及时开展相关数值研究也十分必要。

5 结论

本文选择夏季高温、冬季低温、隧道恒温三种典型环境工况开展现场试验，采用无应力圆筒装置从总应变实测结果中剥离出与应力有关的应变时程，基于应变历史结合步进法考虑徐变的影响后获得应力时程，通过理论结合试验获得路面早龄期应力性状，并同步观察路面板早龄期应力性状与温度梯度和翘曲变形的相互关系，研究表明：

(1)水泥混凝土路面早龄期应力受施工气候条件、施工工艺、结构参数、材料参数等诸多因素耦合影响。影响因素可分为主动因素和被动因素。主动的驱动因素有水化放热、环境场温湿度变化、翘曲变形和重力的联合作用，被动影响因素有水泥混凝土的硬化行为和徐变行为、结构约束、边界条件情况等。由于早龄期最初期的混凝土收缩、水化放热的温升、水化放热高峰结束的散热降温、正常阶段的气温温度梯度影响，路面板早龄期应力一般会先后经历压应力、拉应力和应力波动3个阶段，应力波动阶段还会存在一个应力松弛过程。

(2)试验显示，夏季高温施工路面板产生的早龄期应力和翘曲量级高于冬季低温施工的路面板。隧道恒温条件下施工的路面板，由于湿度收缩，会形成板角始终向上的凹形固化翘曲。早龄期期间面板应力和翘曲两者耦合联动，同时翘曲变形会改变路面板的形状状态(甚至支承状态)进而直接影响应力的分布。初期水化热效应显著，路面板刚度低，早龄期应力主要为整体温度变化和结构约束产生的应力；后期随着面板刚度大，水化热效应下降，早龄期翘曲引起的重力作用份额增大。

(3)早龄期阶段面板可以通过反复涨缩和翘曲变形循环作用对早期积累的特定早龄期固化初始应力进行松弛。早龄期应力的应力波动和松弛过程的存在，造成路面板初期运营的一段时间的应力与后期正常服役期并不相同，需要规避可能与设计状态不符的初期不利工况，避免早期过早断板。