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

высокопрочной стали 40Н. Плоские шайбы под гайками болтов из стали St4. Изолирующий состав стеклопластика изготовлен на основе эпоксидной смолы эпидиан с отвердителем текца и с наполнителем из стекловолокна польского производства. Первые стыки были уложены в 1967 г. для испытаний на сильно нагруженном участке линии Кра­ ков — Медыка. Одновременно проводились лабораторные исследова­ ния. При статическом растяжении такого изолирующего стыка силой 110 500 кГ появлялись видимые следы разрушения клея в изоли­ рующем слое и трещины. Собранный аналогично, но не склеенный стык выдерживал не более 22 000 кГ, что наглядно показывало эффект использования клееболтовой конструкции стыка. Наилучшие свойства показали стыки с использованием в качестве клеевого изолирующего состава, состоящего из 100 весовых частей смолы эпидиан, 11 частей отвердителя и 200 частей портландцемента. Перед нанесением кле­ евого состава поверхности рельсов и накладок очищались механи­ ческой шлифовкой и обрабатывались для обезжиривания трихлорэтаном. Изоляция состоит из трех слоев проклеенной и пропитанной (ука­ занным составом) стеклоткани. Болты затягиваются динамометри­ ческим ключом до появления в них напряжения 8500 кГІсм2. Электри­ ческое сопротивление стыка составляет 50 мегом. К концу 1968 г. было изготовлено и уложено в путь 1000 таких изолирующих стыков. В процессе эксплуатации установлено, что изолирующие клееболтовые стыки не только резко повышают надежность работы автоблокировки, но и дают значительный экономический эффект. Годовая экономия на каждом изолирующем стыке достигала 4588—1906 злотых без учета экономии, связанной с устранением опозданий поездов из-за сбоев

вработе автоблокировки.

8.Железнодорожные сооружения

Впоследнее десятилетие некоторые зарубежные дороги начали интенсивно применять полимерные материалы в железнодорожных сооружениях. В ФРГ, Швейцарии, США и Англии, например, полу­ чило распространение использование в устройстве узлов опорных ча­ стей пролетных строений мостов и в некоторых других железнодорож­ ных сооружениях резиновых и резино-металлических деталей опор.

При небольших продольных усилиях и малой величине расчет­ ного горизонтального смещения применяют неопреновые опорные эле­ менты. Площадь опоры резиновых элементов определяется в зависи­ мости от величины нормального давления и допускаемых напряжений на сжатие («30 кГ/см2), а высота (толщина) их выбирается исходя из

необходимой величины горизонтального смещения Д/г« 0 ,9 /г. Так как величина напряжений в резиновых элементах прокладок и конструк­ циях такого типа зависит от фактора формы, то при возрастании ве­ личин AI и h подобная конструкция становится неэкономичной и вмес­ то нее применяют многослойные комбинированные опорные части, главным образом из резино-металлических элементов. В такой кон­ струкции допускаемые напряжения достигают 100 кПсм2, что позво­

205

ляет уменьшить площадь опорной части. Как более совершенные рас­ сматриваются опорные узлы с резиновыми элементами, помещаемыми в стальной цилиндр, воспринимающие нагрузку пролетного строения через металлическую прокладку.

Резина с твердостью 60 по Шору в такой конструкции выдерживает напряжения сжатия более 1600 кГ/см2, что значительно выше напря­ жений сжатия, допускаемых для железобетона.

Подвижность комбинированных опорных частей может обеспечи­ ваться за счет применения в конструкции опор стальных катков или скользящих прокладок из политетрафторэтилена (тефлона) в сочета­ нии с покрытой полиамидом трущейся поверхностью верхнего балан­ сира или пролетного строения. Экспериментами установлено, что теф­ лон является почти идеальным материалом для антифрикционных прокладок опорных деталей мостов.

В ФРГ в железнодорожных сооружениях в качестве гидроизоля­ ционного материала применяется поливинилхлоридная пленка. Она имеет высокое относительное (до 300%) удлинение, малую величину предела текучести при отрицательных температурах и хорошую морозо- и теплостойкость [34]. Такая пленка толщиной 1 мм и более дос­ таточно устойчива к случайным механическим воздействиям в про­ цессе выполнения строительных работ.

Высокая стойкость поливинилхлорида к старению была доказана результатами экспериментального исследования этого материала в те­ чение 37-летней выдержки в грунте. Этот опыт был начат в 1933 г. В качестве синтетического гидроизоляционного материала, наносимого разбрызгиванием, применяют полиэфирные смолы без наполнителя или с наполнителем из стекловолокна. Применяется в этих целях также и битуминизированный латекс. Последний обычно используют в виде смеси, состоящей из битума и 20—25% полихлоропренового латекса, выпускаемого в ФРГ, изготовляемого в виде 60-процентной водной эмульсии латекса.

В качестве гидроизоляции проезжей части мостов в отдельных случаях применяют поливинилхлоридную пленку, помещаемую между двумя прослойками песка. Эта схема аналогична способу укладки гид­ роизоляции при ремонте железнодорожных насыпей. В результате первых опытных работ на железных дорогах ФРГ было установлено, что подобное применение поливинилхлоридной пленки для ремонта увлажненных железнодорожных насыпей, а также в устройстве тон­ нелей и мостов уменьшает объем и стоимость ремонтных работ.

На железных дорогах ФРГ с 1968 г. применяют конструкции, выполненные из клееной древесины, для устройства перекрытий вок­ залов, складов и различных административных зданий [35]. В Ольсберге багажное помещение вокзала пролетом 12 м перекрыто деревянными клееными балками прямоугольного сечения 12 X 50 см, уложенными с шагом в 5 ж. Перекрытие зала ожидания вокзала, имеющего раз­

меров применения клееных балок для перекрытия железнодорожных зданий. Считается, что современные строительные конструкции, из-

206

готовленные из клееной древесины, не уступают по долговечности ме­ таллическим и железобетонным. Они экономичны, обладают хорошим внешним видом, производство их механизировано и выполняется на современном технологическом уровне.

Начиная с 1961 г. в отделке водонепроницаемым бетоном без изо­ ляции участков метро в Гамбурге, подземных пересечений автодорог, переходных тоннелей, а также при строительстве новых участков под­ земных железных дорог в Мюнхене, в швах сопряжений плоскости стен с плитами верхних перекрытий применяется гидроизоляция из поливинилхлоридной пленки. Она закладывается полосами шириной 22 см, с выпуском наполовину ширины в верхнюю плиту. В верти­ кальных деформационных швах, между секциями отделки, заклады­ вали поливинилхлоридную пленку шириной 32 см [36].

При появлении фильтрации воды в однослойной отделке из водо­ непроницаемого бетона для прекращения течи также применяют инъекции из смеси силикатов с синтетическими смолами.

Взлетно-посадочная полоса аэропорта Дюссельдорфа (ФРГ) закан­ чивается вблизи четырехпутного участка электрифицированной же­ лезной дсроги и трассы шоссе. Во избежание столкновений была устроена путепроводная тоннельная развязка с пропуском поездов и автомобилей в многосекционном тоннеле [37]. Устои тоннеля, на которые уложены плиты перекрытия, и поверхность грунта защищены битумной изоляцией. Деформационные температурные швы в устоях также изолированы битумом и полосами синтетического каучука. Контактные поверхности рабочих швов плит перекрытия при строи­ тельстве для повышения сцепления промазывались клеящим составом на основе эпоксидной смолы. Применение эпоксидного состава поз­ волило повысить прочность плит на изгиб в зоне рабочего шва до величины, соответствующей монолитным участкам.

Бетонные полы в вокзальных помещениях и зданиях грузовых служб часто повреждаются под воздействием колес погрузчиков, грузовых тележек и т. п. В местах хождения пассажиров происходит быстрое истирание лестничных ступеней, перронных настилов [38]. В ГДР проводились специальные исследования по разработке и опре­ делению свойств составов на основе полиэфирной смолы для ремонта подобных повреждений полов и лестниц вокзальных помещений. Поврежденные места покрывались различными составами на основе полиэфирной смолы с использованием минеральных наполнителей разных фракций. Результаты испытаний показали, что прочность даже наиболее слабых образцов из таких составов соответствует пока­ зателям высокопрочных бетонов. Лабораторные исследования свойств подобных пласторастворов были дополнены опытными работами по ремонту лестничных ступеней и бетонного покрытия при различных температурах. В разных условиях ремонтировались конструкции из клинкерного кирпича, искусственного камня и бетона. Как показали результаты опытных работ, при применении составов с высоким со­ держанием полиэфирной смолы с отношением к наполнителю в коли­ честве 1 : 4 наблюдались усадочные трещины и отслаивание. При ис­ пользовании соотношений в составе 1 : 6 с крупнозернистым наполни­

207

телем подобных явлений не наблюдалось. Однако недостатком таких составов является необходимость увеличения толщины укладываемого слоя из-за большой величины зерен наполнителя.

Отмечается, что для приготовления пласторастворов следует при­ менять сухие наполнители. Пластораствор должен укладываться на сухие поверхности, очищенные от масла и рыхлых частиц. После уклад­ ки рекомендуется покрывать его слоем парафина, чтобы обеспечить лучшие условия отверждения смолы. Для придания покрываемым поверхностям полов и ступеней лестниц шероховатости рекомендуется засыпать нанесенный пластораствор до его отверждения мелким пес­ ком. Раствор следует укладывать не позлее чем через 30 мин после его приготовления. Хранить смолы следует в холодных помещениях.

Вмостах для равномерной передачи давления от нижней плиты балансира металлических опорных частей пролетных строений чаще всего применяют выравнивающую подливку цементных растворов. Недостатком ее является быстрое разрушение, требующее замены через 2—3 года.

ВГДР были опробованы для этих целей составы на основе поли­ эфирной смолы «в» и на основе эпоксидной смолы эпнвит с соответст­ вующими отвердителями и наполнителями. Эксплуатационные испы­ тания проводились на трех мостах в районе Эрфурта. Состав эпивит приготовлялся на основе эпоксидной смолы эпилокс EJ34 холодного отверждения. Отмечается, что в эксплуатации были получены высокие прочностные свойства, химическая стойкость, водо-и атмосферостой­ кость и высокая адгезия таких составов. Составы наносились на пред­ варительно подготовленную поверхность опор. Подготовка заключа­ лась в очистке поверхностей опор металлическими щетками и обработ­ ке пневматической шлифовальной машиной с продувкой сжатым воз­

духом. Подготовленную поверхность сначала смазывали клеевой ком­ позицией из смолы с отверждающим катализатором, затем после уста­ новки опалубки заливали подготовленным составом. Через 3,5 ч нанесенный состав отверждался и можно было разбирать опалубку, а через 4—4,5 ч, после окончательного отверждения состава, было открыто движение поездов.

Прочность образцов материала на сжатие через 3 ч соответствовала 1113 кГ/см2, а на изгиб 250 кГ/см2. К недостаткам такого состава сле­ дует отнести его горючесть и зависимость времени отверждения от тем­ пературы и влажности окружающей среды, а также некоторую ток­ сичность в процессе изготовления и нанесения. Применявшаяся композиция на основе полиэфирной смолы включала следующий со­ став: полиэфирная смола — 1,5 весовой части, песок I фракции — 2 весовые части, песок II фракции — 4 весовые части, катализатор — циклогексанонпероксид — 2%, добавка кобальтовая— 1%. Жизне­ способность состава до начала отверждения, после смешивания с ка­ тализатором, составляет 50—60 мин. Движение можно открывать че­ рез 3—4 ч, но полное отверждение происходит в течение трех суток. При температуре менее 10° С процесс отверждения замедляется. Пред­ полагается, что срок службы такой подливки составит 20—30 лет вмес­ то двух-трех лет цементной подливки.

208

Рис. 136. Схема дренирования стен тоннеля:

а— поперечное сечение тоннеля Вингельц; б — деталь сечення по дренажному отвер­ стию; / — дренажные отверстия диаметром 32 мм\ 2 — неопреновая прокладка

Хорошо известно применение для защиты тоннелей от грунтовых вод изоляции, состоящей из битума толщиной 5—10 мм, наносимого несколькими слоями в горячем расплавленном состоянии. Битумная изоляция часто повреждается разрывами из-за усадочных трещин, что нарушает ее герметичность. Устройство такой изоляции трудоемко и огнеопасно. Другим способом защиты тоннелей от грунтовых вод яв­ ляется изоляция из битумно-каучуковых компаундов, наносимых в ра­ зогретом до 200° С состоянии. Этот материал более эластичен, чем чис­ тый битум. Применяют и разновидность этого компаунда, состоящую из каучука и битумной эмульсии, наносимой в холодном виде.

В Швейцарии применена изоляция отделки тоннеля, состоящая из покрытия стеклопластиком на основе полиэфирной смолы с наполни­ телем из стекловолокна, наносимого в 3—4 слоя. Для этих же целей используют поливинилхлоридную пленку, полосы которой приклеи­ вают к покрываемым поверхностям и по кромкам сваривают между собой [39]. Отмечается, что для двухслойной изоляции (обделки) при­ меняют эти же виды изоляции и дополнительно наносят ковры из битума, армированного джутовым полотном, стеклотканью, алюми­ ниевой или медной фольгой. Устройство изоляции в тоннелях всегда вызывает затруднения. Как правило, ее необходимо наносить только на сухое основание. Поэтому в Швейцарии при строительстве двух­ путного тоннеля между Билем и Тюскерцем был применен новый спо­ соб. Он заключался в предварительном устройстве по всему периметру обделки дренажных прорезей, соединенных отверстиями с пространст­ вом за обделкой и заполненных на часть длины неопреновой проклад­ кой (рис. 136). Для нанесения мягкой гидроизоляционной поливинил­ хлоридной пленки на своды тоннеля скальная поверхность тоннеля грубо выравнивалась бетоном и затем покрывалась защитным слоем толщиной 1 см, состоящим из состава на основе полиэфирной смолы. Этот слой предохраняет поливинилхлоридную пленку от разрывов на

209