Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

На зарубежных железных дорогах широко используются в качестве прикрепителей рельсов закладные болты. Эксплуатационная провер­ ка показала, что скрепление с закладными болтами имеет ряд преиму­ ществ перед шурупными. В ФРГ и Франции закрепление закладных болтов в шпалах, в скреплениях такого типа, производят с помощью связующего состава, состоящего из смеси эпоксидной смолы и песка. Перед смешиванием со смолой песок должен быть хорошо высушен, так как наличие влаги снижает прочность отвердевшей массы. Для

приклеивания анкерного болта смолу с песком и отвердителей заливают в соответствующее от­ верстие шпалы. После этого вставляют очищенный, обычно с помощью пескоструйной обра­ ботки, обезжиренный анкерный болт. После отверждения смолы в течение 10 ч, которое проис-

Рис. 128. Французское промежуточное рельсовое скреп­ ление на безбалластном плиточном основании (тоннель в Монако):

190

ходит при 25° С, закрепленный таким образом болт выдерживает выдергивающее усилие не менее 10—11 т.

В ФРГ предложен способ закрепления металлических закладных деталей, удерживающих болты рельсовых скреплений в железобетон­ ных шпалах. Заключается он в приклеивании стальной закладной детали по всей поверхности ее контакта с бетоном или по части ее. Такой состав приготовляется на основе эпоксидной смолы. Перечис­ ленное не исчерпывает большого комплекса работ, проводимых в обла­ сти совершенствования верхнего строения пути использованием поли­ мерных материалов.

Ремонт деревянных шпал и дюбелей. Одним из недостатков рельсо­ вых скреплений на деревянных шпалах является быстрая разработка прикрепителями отверстий в древесине шпал. Волокна древесины, соприкасающиеся с шурупом, испытывают при прохождении подвиж­ ного состава циклические напряжения сжатия, изгиба и среза. Из-за недостаточной прочности древесины эти напряжения приводят к изло­ му, смятию и истиранию ее волокон, соприкасающихся с шурупом. Такому разрушению способствует и атмосферная влага, попадающая

вотверстия шпал. Это ослабляет рельсовые скрепления, особенно на кривых участках пути, и приводит к нарушению ширины рельсовой колеи, вызывая необходимость замены или ремонта шпал. При ремонте прочность скрепления обычно восстанавливают, забивая в разрабо­ танное отверстие деревянную пробку, в которую затем ввертывается шуруп.

На железных дорогах ГДР в шпалах типа BS65 деревянные дю­ бели изготовляют из специально отбираемой буковой древесины, влаж­ ность которой перед пропиткой каменноугольным маслом не должна превышать 18%. Однако, как было установлено наблюдениями, и та­ кие дюбели впитывают влагу, что приводит к снижению их прочности и,

впервую очередь, к ухудшению их электроизоляционных свойств.

Поэтому в добавление к пропитке каменноугольным маслом дю­ бели стали покрывать искусственными смолами. Защитная смоляная пленка предотвращает увлажнение дюбелей, пока шпала находится в заводских условиях, но при завертывании шурупов непосредственно при ремонте пути монолитность покрытия дюбелей несколько нару­ шается. Однако это оказалось лишь кратковременной мерой, так как разрушение древесины дюбеля, соприкасающейся с прикрепителями, идет почти с той же интенсивностью, что и в древесине шпал.

Появление новых полимерных материалов и возможность их ис­ пользования для ремонта шпал позволили продлить срок службы отдельных шпал до момента их массовой смены.

Наибольшее распространение для ремонта шпал и дюбелей полу­ чили жидкие термореактивные эпоксидные и полиэфирные смолы, полимеризация которых происходит в результате экзотермической реакции после смешивания смолы с отвердителем того или иного хими­ ческого состава. Основными преимуществами эпоксидных и поли­ эфирных смол при их использовании в этих целях является высокая химическая стойкость, сопротивляемость различным видам выветри­ вания, атмосферным воздействиям, быстрое отверждение с достижением

191

высокой прочности и хорошая адгезия к различным материалам, в том числе к металлу, древесине и бетону.

Продолжительность периода «жизнеспособности» смолы в процессе подготовки и использования для ремонта шпал и дюбелей зависит от таких факторов, как температура смолы и отвердителя во время пе­ ремешивания, а также от количества смешиваемых составляющих и их химического состава. При этом обычно для получения нужных физико-механических характеристик отвердевшей смолы используют различные наполнители. В качестве наполнителя применяют порошко­ образные неорганические тонкоизмельченные горные породы, асбесто­ вое волокно, металлический порошок и органические—измельченную древесину, измельченный затвердевший стеклопластик и другие порошкообразные вещества.

В ФРГ стенки разработанного шурупного отверстия покрывают эпоксидной смолой с отвердителей и вводят полую деревянную проб­ ку, в которую после отверждения смолы и прочного схватывания пробки со стенками разработанного отверстия ввертывают шуруп. В качестве отвердителей используют полиамиды, содержащие сво­ бодные аминогруппы. Такие составы клеев имеют большее время от­ верждения.

Проведенные в ЧССР статические и динамические испытания деревянных дюбелей, покрытых перед установкой в шпалу эпоксидной смолой и находившихся в эксплуатации в течение трех лет, показали, что они выдерживают предельную вырывающую нагрузку до 6000 кГ [24]. Одновременно были проведены испытания дюбелей, выполнен­ ных из бука, прессованной древесины и полиамида. При этом деревян­ ные дюбели пропитывали креозотом и покрывали составом на основе эпоксидной смолы АС 300. При статических и динамических испыта­ ниях разрушалась эпоксидная пленка и выделялся креозот. Испытания показали недостаточную пригодность полиамида для дюбелей [25]. К недостаткам эпоксидных и полиэфирных смол относится необходи­ мость тщательной очистки поверхностей перед нанесением на них связующих составов на основе этих смол и относительно высокая их стоимость, что препятствует их широкому применению. На железных дорогах ПНР в качестве заменителя эпоксидной смолы проводились исследования по использованию электроизолирующего полиурета­ нового лака 311 BT/02-DD. Высушенные, предварительно пропитан­ ные креозотом дюбели дважды покрывали этим лаком. В результате испытаний на водопоглощение, устойчивость к проникновению крео­ зота и цементной эмульсии, морозоустойчивость и электрическое сопротивление было установлено, что дюбели, покрытые полиурета­ новым лаком, обладают такими же свойствами, как и дюбели, покры­ тые эпоксидной смолой [26].

Железными дорогами ПНР наряду с этим был разработан способ влагоизоляции дюбелей с помощью применения специальной мастики мастикор, которая представляет собой материал типа твердой мази, хорошо сохраняющей при обычных температурах приданную ей форму. Основу мастики составляют полиолефины или их производные с добавкой воска, парафина, каучука и хлорпарафина. Такая мастика

192

имеет хорошее сцепление с древесиной и бетоном, сохраняет пласти­ ческие свойства в широком диапазоне температуры, не вызывает корро­ зии металла и обладает хорошими электроизоляционными свойствами. Отмечается, что мастика сохраняет упругость и пластичность в течение неограниченно долгого времени при температуре о т —40° д о +70° С

[27].

Наряду с указанными видами ремонта дюбелей и древесины шпал во многих странах ведутся работы по созданию дюбельных втулок из искусственных материалов, которые при необходимости могли бы без повреждения шпал заменяться в эксплуатации на новые.

В ФРГ и Австрии в этих целях в качестве дюбелей для анкеровки шурупов в железобетонных шпалах [22] используют дюбельные втулки с волнообразной поверхностью, которые изготовляют из полиэтилена низкого давления. Такие втулки, соответствующей формы можно легко устанавливать в шпалы вместо деревянных дюбелей. Проверты­ вание втулки в шпале во время завинчивания в нее шурупа устраняет­ ся с помощью пяти ребер, проходящих вдоль втулки и расположенных по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга. Поперечные ребра позволяют легко ввести втулку в отверстие, но препятствуют ее удалению из шпалы. При ввертывании шурупа во втулку она раз­ дается в стороны и ее ребра впрессовываются в материал шпалы [22].

Разновидностью указанных втулок являются втулки с внутренней резьбой, которые используют при изготовлении железобетонных шпал. На испытаниях после 3 млн. циклических нагружений они выдержи­ вали выдергивающие усилия более 10/п и при этом лишь слегка дефор­ мировались.

Дюбель, разработанный в Швейцарии, состоит из двух конических втулок, вставляемых друг в друга. Внешняя втулка изготовлена из жесткой пластмассы и имеет для лучшего сцепления со шпалой заершенную наружную поверхность, а внутренняя — изготовлена из более мягкой пластмассы для большей связи с шурупом и усиления изоляции. На основании проведенных исследований Польскими железными до­ рогами сделан вывод о возможности изготовления дюбелей из полиэти­ лена низкого и высокого давления. Одновременно для изготовления дюбелей рекомендуется также использование армированных стекло­ волокном полиамидов [28]. В Нидерландах проведены лабораторные испытания суперполиамидных дюбелей. Установлено, что надежность и прочность скрепления рельса в случае применения суперполиамид­ ного дюбеля после длительного времени эксплуатации значительно больше, чем при использовании деревянного дюбеля.

6. Применение клеев в рельсовых скреплениях

На зарубежных железных дорогах полимерные материалы нахо­ дят все большее применение в качестве клеев для соединения элементов верхнего строения пути. Например, хорошие результаты по приклеи­ ванию металлических подкладок рельсовых скреплений к деревянным шпалам были получены в Германии еще в 1938 г. В США в 1964 гѵ

193