Зв’язок між співвідношенням анкерного матеріалу та силою анкерування та довговічністю шпал рейкових шипів
Коли вміст сірки в сірчаному цементному розчині збільшується з 10% до 25%, як змінюється сила кріплення і чому існує оптимальний діапазон?
При вмісті сірки 10% розчин має погану текучість і недостатнє поєднання з порами шпали, а сила зчеплення становить лише 60 кН. Коли вміст становить 15%-20%, плинність і зв’язуваність збалансовані, а сила з’єднання досягає 80-90 кН, що є оптимальним діапазоном. При вмісті 25% надлишок сірки призводить до підвищеної крихкості розчину, легкого розтріскування після затвердіння, а сила кріплення падає до 70 кН. Це пояснюється тим, що сірка діє як сполучна; занадто низький вміст не може утворити щільний сполучний шар, а занадто високий вміст знижує міцність розчину, викликаючи тріщини. Оптимальне співвідношення може забезпечити повне проникнення розчину в пори шпали та утворення рівномірного зв’язувального шару, який є основою співвідношення для кріплення дерев’яних шпал на лініях звичайної швидкості.
Чому міцність з’єднання полімерного анкерного агента зі співвідношенням A:B=2:1 40% вище, ніж у 1:1?
Смоляний закріплювач складається зі смоли (агент A) і затверджувача (агент B). У співвідношенні 2:1 реакція між смолою та затверджувачем є найбільш достатньою, з найвищою щільністю поперечного -зшивання, а міцність зв’язку може досягати 12 МПа. У співвідношенні 1:1 надмірна кількість затверджувача призведе до нерівномірного перехресного-з’єднання молекулярних ланцюгів смоли, утворюючи надлишок малих молекул, а міцність зв’язку становить лише 8,5 МПа. Достатня реакція перехресного{11}}зшивання може сформувати міцний хімічний зв’язок між анкерним агентом, шипами та шпалами, тоді як надмірне затверджувач пошкодить структуру сполучного шару та зменшить міцність зв’язку. Таким чином, 2:1 є оптимальним співвідношенням смоляного анкерного агента, який може максимізувати силу анкерування та задовольнити вимоги до анкерування бетонних шпал на важких -магістралях.
Який вплив на довговічність шпал матиме 5% відхилення у співвідношенні анкерних матеріалів?
5% відхилення у співвідношенні призведе до 20%-30% зменшення сили кріплення. Під дією тягової сили потяга шипи легко послабити, що спричиняє локальну концентрацію напруги в отворах для кріплення шпал. Бетон шпали утворює радіальні тріщини через концентрацію напруги, прискорення старіння та пошкодження. Наприклад, відхилення вмісту сірки в сірчано-цементному розчині на 5% збільшує кількість тріщин в отворах для кріплення шпал на 40%, а термін служби скорочується на 30%. У той же час, ослаблені шипи посилять тертя між шпалою та шипами, збільшуючи швидкість зносу на 25%, ще більше знижуючи довговічність шпали. Тому співвідношення анкерних матеріалів повинно суворо контролюватися в межах ±2%, щоб забезпечити тривалу стабільну роботу шпал.
Як точно контролювати співвідношення анкерних матеріалів на місці, щоб уникнути відхилень?
На місці можна використовувати обладнання для кількісного дозування. Сірчаний цементний розчин точно зважують відповідно до вагового співвідношення сірки, цементу та піску з похибкою, що контролюється в межах ±1%. Смоляний закріплювач використовує спеціальний пристрій для автоматичного контролю потоку агента А та агента В, забезпечуючи співвідношення 2:1. Рівномірно перемішуйте під час дозування: сірчаний цементний розчин слід перемішувати більше 5 хвилин, а смоляний анкерний засіб слід перемішувати більше 3 хвилин, щоб забезпечити рівномірний розподіл компонентів. Крім того, випадковим чином відбирайте порційні зразки для виявлення відхилення співвідношення; партії з відхиленням, що перевищує 2%, мають бути повторно-дозовані, щоб забезпечити точне співвідношення з джерела, покращити силу кріплення та довговічність шпали.
Які відмінності у вимогах до співвідношень анкерних матеріалів між різними матеріалами шпал і як адаптуватися?
Дерев'яні шпали мають високу пористість, придатну для вмісту сірки 15% у сірчано-цементному розчині, який може повністю проникати в щілини деревних волокон і утворювати механічну оклюзію. Бетонні шпали мають низьку пористість, придатні для смоляного кріплення у співвідношенні 2:1, з більшою силою хімічного зв’язку. Попередньо напружені бетонні шпали пред’являють вищі вимоги до сили анкерування, і необхідно вибрати швидкотверднучий смоляний анкерний агент із відхиленням співвідношення в межах ±1%, щоб уникнути недостатньої сили анкерування через відхилення співвідношення, що впливає на стабільність попереднього напруження шпал. Різні матеріали для шпал мають різні механізми зв’язування анкерних матеріалів, і співвідношення потрібно регулювати цілеспрямовано для досягнення оптимального ефекту анкерування.