Vzťah medzi pomerom kotevného materiálu a kotevnou silou a životnosťou podvalu koľajových hrotov
Keď sa obsah síry v sírovocementovej malte zvýši z 10 % na 25 %, ako sa zmení sila kotvenia a prečo existuje optimálny rozsah?
Pri obsahu síry 10% má malta zlú tekutosť a nedostatočnú kombináciu s pórmi pražca a kotviaca sila je len 60kN. Keď je obsah 15 %-20 %, tekutosť a lepivosť sú vyvážené a kotviaca sila dosahuje 80 – 90 kN, čo je optimálny rozsah. Pri obsahu 25% vedie nadmerná síra k zvýšenej krehkosti malty, ľahkému praskaniu po vytvrdnutí a kotevná sila klesá na 70kN. Síra totiž pôsobí ako spojivo; príliš nízky obsah nemôže vytvoriť hustú spojovaciu vrstvu a príliš vysoký obsah znižuje húževnatosť malty a spôsobuje praskliny. Optimálny pomer dokáže zabezpečiť, že malta úplne prenikne do pórov podvalu a vytvorí jednotnú spojovaciu vrstvu, ktorá je základom pomeru jadra pri kotvení drevených podvalov na tratiach bežnej rýchlosti.
Prečo je pevnosť spojenia živicového kotviaceho činidla s pomerom A:B=2:1 40% vyššia ako 1:1?
Živicové kotviace činidlo pozostáva zo živice (činidlo A) a vytvrdzovacieho činidla (činidlo B). Pri pomere 2:1 je reakcia medzi živicou a vytvrdzovacím činidlom najdostatočnejšia, s najvyššou hustotou zosieťovania{3}} a pevnosť spoja môže dosiahnuť 12 MPa. Pri pomere 1:1 povedie nadmerné množstvo vytvrdzovacieho činidla k nerovnomernému zosieťovaniu-reťazcov molekúl živice, čím sa vytvorí prebytok malých molekúl, a pevnosť väzby je iba 8,5 MPa. Dostatočná{11}}reakcia zosieťovania môže vytvoriť pevné chemické spojenie medzi kotviacim činidlom, hrotmi a podvalmi, zatiaľ čo nadmerné množstvo vytvrdzovacieho činidla poškodí štruktúru spojovacej vrstvy a zníži pevnosť spoja. Preto je optimálny pomer živicového kotviaceho činidla 2:1, ktorý môže maximalizovať kotviacu silu a splniť požiadavky na kotvenie betónových podvalov na ťažkých{15}}ťažných tratiach.
Aký vplyv bude mať 5% odchýlka v pomere kotviacich materiálov na životnosť podvalov?
5 % odchýlka v pomere povedie k 20 %-30 % zníženiu kotviacej sily. Pod ťažnou silou vlaku sa hroty ľahko uvoľnia, čo spôsobuje lokálnu koncentráciu napätia v otvoroch na ukotvenie podvalov. Podvalový betón bude produkovať radiálne trhliny v dôsledku koncentrácie napätia, zrýchleného starnutia a poškodenia. Napríklad 5 % odchýlka obsahu síry v sírnocementovej malte zvyšuje výskyt trhlín v kotviacich otvoroch pražcov o 40 % a životnosť sa skracuje o 30 %. Voľné hroty zároveň zhoršia trenie medzi podvalom a hrotmi, čím sa zvýši miera opotrebovania o 25 %, čím sa ďalej zníži životnosť podvalu. Preto musí byť pomer kotviacich materiálov prísne kontrolovaný v rozmedzí ±2%, aby sa ochránila dlhodobá stabilná prevádzka podvalov.
Ako presne kontrolovať pomer kotviacich materiálov na mieste, aby nedošlo k odchýlke?
Na mieste je možné použiť kvantitatívne dávkovacie zariadenie. Sírocementová malta sa presne odváži podľa hmotnostného pomeru síry, cementu a piesku s chybou kontrolovanou v rozmedzí ±1 %. Živicový kotviaci prostriedok používa špeciálne pomerové zariadenie na automatickú reguláciu toku prostriedku A a prostriedku B, čím sa zabezpečí pomer 2:1. Počas dávkovania rovnomerne premiešajte: sírovocementová malta by sa mala miešať dlhšie ako 5 minút a živicové kotviace činidlo by sa malo miešať dlhšie ako 3 minúty, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie zložiek. Okrem toho náhodne extrahujte dávkové vzorky, aby ste zistili odchýlku pomeru; šarže s odchýlkou presahujúcou 2 % sa musia znova-dávkovať, aby sa zabezpečil presný pomer zo zdroja, zlepšila sa kotviaca sila a životnosť podvalov.
Aké sú rozdiely v požiadavkách na pomery kotviacich materiálov medzi rôznymi materiálmi podvalov a ako sa prispôsobiť?
Drevené podvaly majú vysokú pórovitosť, vhodnú pre pomer síry 15 % v sírovocementovej malte, ktorá môže plne preniknúť do medzier drevených vlákien a vytvoriť mechanickú oklúziu. Betónové podvaly majú nízku pórovitosť, vhodné pre pomer živicového kotviaceho činidla 2:1, so silnejšou chemickou väzbovou silou. Predpäté betónové podvaly majú vyššie požiadavky na kotviacu silu a rýchlo{5}}tuhnúce živicové kotviace činidlo sa musí zvoliť s odchýlkou pomeru regulovanou v rozmedzí ±1 %, aby sa predišlo nedostatočnej kotviacej sile v dôsledku odchýlky pomeru, ktorá ovplyvňuje stabilitu predpätia podvalu. Rôzne materiály podvalov majú rôzne mechanizmy spájania kotviacich materiálov a pomer je potrebné cielene upraviť, aby sa dosiahol optimálny efekt kotvenia.