Info: Zenodo’s user support line is staffed on regular business days between Dec 23 and Jan 5. Response times may be slightly longer than normal.

Science and Transport Progress
Published December 25, 2015 | Version v1
Journal article Open

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИЧИН ПЕРЕДЧАСНОГО РУЙНУВАННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ШПАЛ НА ЗНАМ'ЯНСКІЙ ДИСТАНЦІЇ КОЛІЇ ПЧ 10 ОДЕСЬКОЇ ЗАЛІЗНИЦІ

Creators

  • 1. Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Україна

Description

Мета. Наукова робота має за мету дослідження факторів, які призвели до передчасного руйнування бетону залізничних шпал. Методика. В роботі застосована експрес-методика визначення морфології та хімічного складу структурних складових бетону, що запатентована Дніпропетровським національним університетом залізничного транспорту. Методика дає можливість оперативно контролювати морфологію та хімічний склад кристалів цементного каменю, як найбільш слабкої ланки в структурі композитного матеріалу–бетону. А також прогнозувати, у відповідності з рекомендаціями німецьких вчених, ймовірність структурних перетворень цементного каменю в твердому стані, що визначає довговічність цього композитного матеріалу. Результати. Масові руйнування залізобетонних шпал на залізницях України частішають із кожним роком. Причому, якщо такі руйнування в 2010 році виявляли після 4–5 років експлуатації, то в 2015 році – тільки після 2–3 років установки шпал на магістральних залізничних коліях. За характером руйнувань бетону шпал можна відзначити багатофакторність впливів на нього. Партії цементу та інших сировинних матеріалів перед використанням були досліджені стандартними методами в акредитованій лабораторії ПАТ «Укргеолбудм» (Київ) і отримали позитивні оцінки для використання у виробництві залізобетонних шпал. Однак, значна помилка в експериментальних даних за стандартними методиками не дозволила виявити критичні характеристики матеріалів, які згубно впливають на довговічність бетону підрейкових основ. За результатами досліджень було встановлено, що причинами масового передчасного руйнування шпал є: 1) неоднорідність макроструктури бетону, як наслідку застосування щебеню фракції 5–25 мм; 2) вплив агресивного середовища на бетонну поверхню шпал; 3) наявність у структурі середньої частини шпал крупних етрингітних кристалів, схильних до реструктуризації, та присутність продуктів лужнокремнієвокислої реакції навколо аморфних або тих, що містять аморфний кремнезем, пісочних часток; 4) перевищення нормативного коефіцієнту приведеної лужності щільної та пористої складових цементного каменя відповідно у 3,6 та у 3,2 рази; 5) насиченість поверхні пісочних часток атомами хлору, які додатково пришвидшують та ініціюють лужнокремнієвокислу реакцію. Наукова новизна. Дослідниками вперше була застосована запатентована авторська експрес-методика дослідження морфології та хімічного складу структурних складових бетону. Практична значимість. Застосування пропонованої методики дослідження сировинних матеріалів та структури бетону в виробничому циклі підприємств дасть змогу запобігти передчасному руйнуванню бетону внаслідок дії внутрішніх факторів.

Files

57100-Article Text-121826-1-10-20160208.pdf

Files (2.3 MB)

Name Size Download all
md5:691fe9824f9455bf1f10d7b4b602aa9a
2.3 MB Preview Download

Additional details

Related works

Is identical to
Journal article: http://stp.diit.edu.ua/article/view/57100 (URL)

References

  • Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Kovalenko S.V., Yakovliev V.O. Deiaki aspekty tekhnolohichnykh pryiomiv vyrobnytstva ta kontroliu ekspluatatsiinoho resursu zalizobetonnykh shpal v Ukraini ta sviti [Some aspects of technological methods of production and control the service life of concrete sleepers in Ukraine and the world]. Zaliznychnyi transport Ukrainy – Railway Transport of Ukraine, 2012, no. 3/4, pp. 76-81.
  • Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Kovalenko S.V., Yakovliev V.O. Doslidzhennia ekspluatatsiinoi stiikosti zalizobetonnykh shpal ta osnovni tekhnolohichni pryiomy yii pokrashchennia [A study of the operational stability of concrete sleepers and basic technological methods of its improvement]. Budivnytstvo Ukrainy – Construction of Ukraine, 2011, no 4, pp. 19-23.
  • Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Lysniak V.P., Yaryshkina L.O., Vasylieva S.V. Doslidzhennia fizyko-khimichnykh vlastyvostei dribnykh zapovniuvachiv dlia vyrobnytstva zalizobetonnykh shpal [Research of physical and chemical properties of small fillers for producrion of ferro-concrete sleepers]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 40, pp. 140-145.
  • DSTU B V.2.7–46–2010. Budivelni materialy. Tsementy zahalnobudivelnoho pryznachennia. Tekhnichni umovy [State Standart B V. 2.7-46-2010. Building materials. Cements for General construction purposes. Specifications]. Kyiv, Ukrarkhbudinform Publ., 2011. 14 p.
  • DSTU B V.2.6–145:2010 (HOST 31384:2008, NEQ). Konstruktsii budynkiv ta sporud. Zakhyst betonnykh i zalizobetonnykh konstruktsii vid korozii. Zahalni tekhnichni vymohy [State Standart B V. 2.6-145:2010 (GOST 31384:2008, NEQ). Design of buildings and structures. Protection of concrete and reinforced concrete structures from corrosion. General technical requirements]. Kyiv, Ukrarkhbudinform Publ., 2010. 52 p.
  • DSTU B V.2.6–57–2008. Shpaly zalizobetonni poperedno napruzheni dlia zaliznyts kolii 1520 mm. Tekhnichni umovy [State Standart B V. 2.6-57-2008. The prestressed reinforced concrete sleepers for railway track 1520 mm. Technical specifications]. Kyiv, NDIBK Publ., 2009. 28 p.
  • Yevropeiskyi standart EN 1504. Materialy i systemy dlia remontu i zakhystu betonnykh konstruktsii [European standard EN 1504. Materials and systems for repair and protection of concrete structures], 2009. Available at: http://emaco26.ru/d/180619/d/evropeyskiy_standart_en_1504.pdf (Accessed 20 November 2015).
  • Zolotarskiy A.F., Yevdokimov B.A., Isayev N.M. Zhelezobetonnye shpaly dlya relsovogo puti [Concrete sleepers for railway track]. Moscow, Transport Publ., 1980. 270 p.
  • Moshchanskiy N.A. Budnikova P.P. Predstavleniye o prirode mineralnykh vyazhushchikh na osnove periodicheskogo zakona Mendeleyeva i ucheniya o metastabilnykh sostoyaniyakh: V knige Trudy soveshchaniya po khimii tsementa [The idea of the nature of mineral binders on the basis of the periodic law of Mendeleev and the teachings of metastable states: Book Proc. of the meeting on the chemistry of cement]. Moscow, Gosstroyizdat Publ., 1956. 518 p.
  • Pluhin A.A., Pluhin A.M., Romanenko O.V. Osoblyvoshvydkotverdnuchyi bezpropariuvalnyi beton [Especially rapidly solidified concrete without the steam curing], no. а 2011 14838. 2011.
  • Provedennia doslidzhen po vstanovlenniu prychyn ruinuvannia zalizobetonnykh shpal ta rozrobka rekomendatsii po pidvyshchenniu mitsnosti betonu [The research conducting on establishment of the reasons of concrete sleepers destruction and the development of recommendations to improve the strength of concrete]. Dnipropetrovsk, 2011. 168 p.
  • Punagin V.N., Pshinko A.N., Rudenko N.N. Beton v usloviyakh povyshennykh temperatur [The concrete under the elevated temperatures]. Dnipropetrovsk, Art-Press Publ., 1999. 292 p.
  • Sanitskiy M.A. Nekotoryye voprosy kristallokhimii tsementnykh mineralov [Some problems of the crystal chemistry of cement minerals]. Kyiv, UMK VOYu Publ., 1990. 60 p.
  • Tekhnichni vkazivky z vykorystannia staroprydatnykh materialiv verkhnoi budovy kolii na zaliznytsiakh Ukrainy: TsP-0150 [Technical guidance on the use of used materials of the permanent way on Railways of Ukraine: TsP-0150]. Kyiv, NKTB TSP UZ Publ., 2006. 56 p.
  • Uman N.I., Svatovskaya L.B., Ovchinnikova V.P. Tverdeniye tsementnykh mineralov pri ponizhennykh temperaturakh [The hardening of cement minerals at low temperatures]. Tsement i ego primeneniye – Cement and its Application, 1998, no. 5-6, pp. 26-28.
  • Shpynova L.G., Chikh V.I., Sanitskiy M.A. Fiziko-khimicheskiye osnovy formirovaniya struktury tsementnogo kamnya [Physico-chemical principles of cement stone structure formation]. Lviv, Vyshcha shkola Publ., 1981. 160 p.
  • Shtark I., Vikht B. Dolgovechnost betona [Durability of concrete]. Kyiv, Oranta Publ., 2004. 295 p.
  • Galmarini S., Aimable A., Ruffray N., Bowen P. Changes in portlandite morphology with sol-vent composition: Atomistic simulations and ex-periment. Cement and Concrete Research, 2011, vol. 41, issue 12, pp. 1330-1338. doi:10.1016/j.cemconres.2011.04.009.
  • Hooto R.D. Current developments and future needs in standards for cementitious materials. Cement and Concrete Research: Keynote papers from 14th Intern. Congress on the Chemistry of Cement (13.10.–16.10.2015), 2015, vol. 78, рart A, pp. 165-177. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.022.
  • Klein D.H., Smith M.D. Homogeneous nucleation of calcium hydroxide. Talanta, 1968, vol. 15, issue 2, pp. 229-231. doi:10.1016/0039-9140(68)80227-9.
  • Ramachandran V.S., Sereda P.J., Feldman R.F. Mechanism of Hydration of Calcium Oxide. Nature, 1964, vol. 201, issue 4916, pp. 288-289. doi:10.1038/201288a0.
  • Tang S.W., Yao Y., Andade C., Li Z.J. Recent durability studies on concrete structure. Cement and Concrete Research: Keynote papers from 14th Intern. Congress on the Chemistry of Cement (13.10.–16.10.2015), 2015, vol. 78, рart A, pp. 143-154. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.021.
  • Scrivener K.L., Juilland P., Monterio P.J.M. Advances in understanding hydration of Portland cement. Cement and Concrete Research: Keynote papers from 14th Intern. Congress on the Chemistry of Cement (13.10.–16.10.2015), 2015, vol. 78, рart A, pp. 38-56. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.025.
  • Lohmus H., Rani A., Kallavus U., Reiska R. Trend to the Production of Calcium Hydroxide and Precipitated Calcium Carbonate with Defined Properties. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2002, vol. 80, issue 5, pp. 911-919. doi: 10.1002/cjce.5450800514.