مقاومت سرباره در خطوط راه آهن
5008
۲۹ دی ۱۳۹۸
ایران اسلگ
6852 یازدید
0 دیدکاه
دسته بندی: سرباره
امتیاز 1/8
مقاومت سرباره در خطوط راه آهن

مقاومت ساییدگی سرباره فولاد برای استفاده به عنوان بالاست در خطوط راه آهن

امروزه راه آهن به دلیل مزیت هایی چون ایمنی بالا و سازگاری با محیط زیست، یکی از مناسب ترین وسایل حمل و نقل در جابجایی مسافر و حمل بار محسوب میشود. لذا توسعه خطوط راه آهن و زیرساخت های مربوط به حمل و نقل ریلی، منجر به پیشرفت کشور می گردد.

در این بین، خطوط بالاستی راه آهن، به عنوان یکی از شاهراه های حیاتی هر کشور، به دلیل برخورداری از مزایایی همچون ظرفیت بالای حمل بار و مسافر، ایمنی سیر، برخورداری از زمان بندی حرکت منسجم و منظم، توانایی دست یابی به سرعت های بالا (قابل رقابت با حمل و نقل هوایی)، برخورداری از صرفه اقتصادی، به ویژه در مصرف سوخت و در نهایت، آلودگی های زیست محیطی بسیار کم، شاهد رشد و توسعه قابل ملاحظه ای با رویکرد افزایش سرعت می باشد.

از نکات بسیار مهم در خطوط بالاستی، مساله هزینه های قابل توجه تعمیر و نگهداری خط و بویژه اجزای روسازی است. در میان اجزای روسازی، لایه بالاست به عنوان وجه تمایز اصلی بین خطوط بالاستی و بدون بالاست راه آهن، باید قادر باشد به گونه ای شدت تنش های اعمال شده به لایه بستر را کاهش دهد که از محدوده مجاز قابل تحمل این لایه، تجاوز نکند.

مقاومت بالاست

علاوه بر این، بالاست با قبول وظایفی همچون مقاومت در برابر نیروهای قائم (مشتمل بر بار محوری و نیز نیروی قائم رو به بالای ناشی از فشار آب منفذی)، جانبی و طولی، جذب ارتعاشات و کاهش سر و صدای ناشی از عبور ناوگان ریلی، تسهیل عملیات نگهداری و تعمیر خط (سهولت بیش تر در تنظیم راستای هندسی خط بالاستی در مقایسه با خطوط بدون بالاست راه آهن)، تسهیل زه کشی آب های سطحی از خط به سمت مجاری زه کش، محافظت از لایه بستر در برابر یخبندان، جلوگیری از رشد گیاهان در خط آهن، ایفای نقش عایق الکتریکی به منظور جلوگیری از ایجاد جریان الکتریکی ناخواسته بین ریل ها و تأمین سهولت بیش تر در انجام عملیات نوسازی و بازسازی خط در مقایسه با خطوط بدون بالاست، نقش بسیار مهمی در حفظ ساختار خط دارد.

در این راستا، عوامل متعددی را میتوان بر نقش سازه ای لایه بالاست مؤثر دانست که عمدتا به خصوصیات مکانیکی مصالح به کار رفته در آن مربوط است. بعنوان مثال، دانه بندی مصالح بالاست، مقاومت مکانیکی این مصالح، به خصوص در مقابل ضربه، جنس سنگدانه ها و ترکیبات شیمیایی متشکله آن ها، ضخامت، عرض شانه و شیب شیروانیهای طرفین لایه بالاست از یک سو، و مقاومت ساییدگی از سوی دیگر، مهم ترین مواردی میباشند که در این زمینه میتوان بدان ها اشاره نمود.

ساییدگی بالاست

نظر به اینکه در صورت ساییدگی و خردشدن مصالح لایه بالاست، کارایی آن به شدت کاهش یافته و قابلیت عملی ساختن وظایف مذکور برای لایه بالاست ناممکن می گردد. و مقاومت ساییدگی مصالح این لایه اهمیت قابل توجهی پیدا می کند. از طرفی از آنجا که مصالح لایه بالاست عموما از منابع طبیعی، اعم از کوهی و رودخانه ای تامین میشود. که در نوع خود آسیب به محیط زیست محسوب میشود. توجه به مبانی توسعه پایدار، مبنی بر حفظ و نگهداری محیط زیست، متولیان و دست اندرکاران را بر آن داشته است که به دنبال راهکارهایی به منظور استفاده از مصالح جایگزین برای استفاده به عنوان بالاست در خطوط ریلی باشند.

از طرفی کاهش آلودگی های ناشی از پسماندها و زباله های صنعتی امروزه در دنیا از اهمیت خاصی برخوردار است و علت آن هم تأکید بر قوانین محیط زیست است. در این بین، سرباره فولاد به عنوان نوعی زباله صنعتی کارخانه های فولادسازی، متاسفانه علیرغم خواص و ویژگی های منحصر به فرد، همچون بافت زبر و متخلخل، مقاومت سایشی و فشاری بالا، زاویه اصطکاک داخلی زیاد و شکل گوشه دار تاکنون به شکل ضایعات دفع و دپو شده است.

با مروری بر تجربه کشورها در بررسی رفتار آزمایشگاهی و میدانی مصالح مختلف به عنوان بالاست مشاهده میشود که ادبیات فنی در این حوزه تنها محدود به برخی تحقیقات صورت گرفته برای استفاده از سرباره فولاد به عنوان سنگدانه مناسب در لایه های روسازی به خصوص لایه رویه آسفالتی می باشد.

در زمینه راه آهن

در زمینه راه آهن نیز میتوان به تحقیق کایا در سال ٢٠٠۴ برای بررسی قابلیت استفاده از سنگ بازالت و سنگ آهک به عنوان بالاست اشاره نمود. با توجه به گسترش صنایع مادر در کشور، از جمله صنعت آهن و فولاد که منجر به تولید حجم انبوهی از محصولات جانبی این صنعت نظیر مصالح سرباره ای شده و به شکل توده های عظیمی در محوطه کارخانه های ذوب آهن اصفهان، فولاد اهواز و فولاد مبارکه انباشته شده است.

این تحقیق به بررسی و ارزیابی مقاومت ساییدگی سرباره فولاد برای استفاده به عنوان بالاست راه آهن می پردازد. در این راستا در ابتدا مروری بر آزمایش های مربوط به روسازی و زیرسازی راه آهن شده است. در ادامه و در قالب مجموعه ای از آزمایش های آزمایشگاهی، شامل لوس آنجلس و میکرو دوال، در دو حالت خشک و تر بر روی سرباره فولاد با دانه بندی مشخصه بالاست راه آهن، مقاومت ساییدگی سرباره فولاد برای استفاده به عنوان بالاست راه آهن از طریق مقایسه با مقادیر مجاز آیین نامه ای بالاست بررسی و ارزیابی شده است.

مروری بر آزمایش های مربوط به روسازی و زیرسازی راه آهن

به منظور کسب اطلاع از کیفیت مناسب خط، کنترل های مربوط به روسازی و زیرسازی خطوط راه آهن امری ضروری می باشد. در این راستا اندازه گیری پارامترهای موثر در روسازی خطوط راه آهن شامل ریل، تراورس، پابند، بالاست، زیر بالاست و بستر و کنترل مقادیر مربوط به آن ها باید مدنظر قرار گیرد.

با توجه به کارکرد اجزای مختلف روسازی در خط راه آهن، آزمایش های مختلفی جهت کنترل پارامترهای مربوط به هر یک از اجزا، مطابق با آیین نامه ها انجام میشود. آزمایش ها مربوط به ریل ها به دو گروه کنترل مشخصات هندسی و مکانیکی ریل ها قابل تقسیم بندی است که مشخصات هندسی ریل شامل سطح مقطع، ممان اینرسی، مرکز سطح، عرض، ارتفاع، ضخامت و سایر ابعاد در مشخصات فنی عمومی روسازی راه آهن می باشد و مشخصات مکانیکی ریل شامل آزمایش تعیین مقاومت کششی، آزمایش سقوط وزنه، آزمایش ماکروسکوپی، آزمایش ضربه، آزمایش سختی سنجی و آزمایش اولتراسونیک می باشد.

همچنین آزمایش های مربوط به کنترل کیفیت پابند ها شامل آزمایش بارگذاری استاتیکی، آزمایش اندازه گیری مقاومت گیرداری پابند در جهت قائم، آزمایش اندازه گیری مقاومت گیرداری پابند در جهت طولی، آزمایش اندازه گیری سختی در جهت قائم و آزمایش بارگذاری متناوب (خستگی) می باشد. تراورس ها جزء ادوات روسازی خط آهن می باشند که بین ریل و بالاست قرار می گیرند و نیرو را از ریل به بالاست منتقل می کنند. در عین حال ثابت ماندن عرض خط را تأمین می کنند. که شامل انواع تراورس های فلزی، بتنی و چوبی می باشند. هریک از انواع تراورس ها دارای آزمایش های مخصوص به خود می باشند.

در کل مهمترین آزمایش های مربوط به تراورس ها عبارتند از:
  • کنترل ابعادی و کنترل ظاهری
  • آزمایش ها مکانیکی
  • آزمایش کشش
  • آزمایش خمش
  • متالوگرافی
  • آزمایش سختی سنجی
  • آزمایش خستگی

مهمترین بخش از روسازی راه آهن، مصالح بالاست و زیربالاست می باشند که از مصالح دانه ای تشکیل شده است. بالاست بستر مناسبی برای استقرار تراورس ایجاد می کند و بار را از تراورس به سطح بیشتری از زیرسازه انتقال میدهد. بنابراین جهت کنترل مصالح بالاست و زیر بالاست می توان از شاخص هایی مانند دانه بندی، تعیین اثرات محیطی بر مصالح، تعیین دوام مصالح، تعیین وزن واحد حجم و تعیین مشخصات ظاهری و سطحی مصالح استفاده کرد. که هر کدام از این شاخص ها دارای آزمایش های مخصوص به خود می باشد.

در این مقاله، آزمایش لوس آنجلس و آزمایش میکرو دوال به منظور بررسی مقاومت ساییدگی سرباره فولاد ملاک عمل قرار گرفته است. همچنین بررسی رفتار مکانیکی بالاست از دیدگاه آزمایشگاهی با آزمایش هایی صورت می گیرد.

این آزمایش ها عبارتند از:
  • آزمایش ادومتری
  • آزمایش جعبه بالاست
  • آزمایش سه محوری

با توجه به اینکه بستر و سابگرید نقش مهمی در انتقال بار و ثبات خط دارد، باید از آزمایش هایی مانند آزمایش ادومتری، آزمایش سه محوری، آزمایش تحکیم، آزمایش نفوذ مخروط و نفوذ استاندارد جهت کنترل بستر و سابگرید استفاده کرد.

در این تحقیق، به منظور تعیین مقاومت ساییدگی سرباره فولاد به جهت استفاده بعنوان بالاست راه آهن از آزمایش های میکرو دوال در حالت خشک و تر و آزمایش لوس آنجلس استفاده شده است. در ادامه، روند انجام آزمایش ها، نتایج آزمایش ها و مقایسه آن با مقادیر مجاز آئین نامه ای تشریح می گردد.

 برنامه آزمایش های آزمایشگاهی

١.    آزمایش لوس آنجلس

این آزمایش، مقاومت ساییدگی دانه های سنگی درشت دانه کوچکتر از ٣٧.۵ میلیمتر را  با استفاده از دستگاه لوس آنجلس تعیین میکند. آزمایش لوس آنجلس به منظور سنجش مقاومت سنگدانه های معدنی با دانه بندی استاندارد در برابر ضربه و سایش انجام میشود. این آزمایش به طور وسیعی برای تشخیص کیفیت نسبی و قابلیت مصالح سنگی که دارای ترکیبات معدنی مشابهی بوده و از منابع مختلفی تهیه شده، کاربرد دارد.

نتایج این آزمایش را نمیتوان بدون بررسی های لازم بعنوان یک معیار معتبر برای مقایسه بین مصالح سنگی که ساختمان، منبع و ترکیبات متفاوتی دارند، بکار برد. مشخصاتی که بر اساس این آزمایش حاصل میشود، باید با دقت زیاد، توجه به انواع مصالح سنگی موجود و سابقه عملکرد آنها مورد بررسی قرار گیرند.

دستگاه لوس آنجلس از استوانه ای تو خالی به قطر ٧١سانتی متر و طول ۵١سانتی متر که حول محور افقی قابل دوران است و دو انتهای آن بسته است، تشکیل شده است. درون این استوانه متناسب با نوع دانه بندی مصالح مورد آزمایش، ١٢ گوی فولادی به قطر ۴۶.۵میلیمتر و وزن حدود ۴٠٠ تا ۴۴٠گرم قرار داده شده است.

از مصالحی با قطر متوسط ١٢-٢۵  و ٢۵-۶٠ میلیمتر استفاده شده است. نمونه های با قطر متوسط ١٢-٢۵ و ٢۵-۶٠  میلیمتر، از الک های ٢ اینچی،  عبور داده شد. مقدار ۵ کیلوگرم از مصالح عبوری از الک ٢ اینچ، برای آزمایش به وسیله ترازو جدا گردید. و استوانه دستگاه لوس آنجلس به مدت ٢٠ و ۴٠ دقیقه به میزان ۵٠٠ دور با سرعت ٣٠ تا ٣٣ دور در دقیقه چرخانده شد. در اثر این فرایند، ضمن برخورد گلوله های فولادی سنگدانه ها، قسمتی از سنگدانه ها شکسته میشود. سپس سنگدانه ها از استوانه خارج و با الک های نمره ١٢ و ۴ غربال میگردد. آنگاه سنگدانه هایی که روی الک ها باقی ماند، بوسیله ترازو توزین گردید.

٢.     آزمایش میکرودوال

از آنجا که مصالح بالاست در شرایط بارندگی نیز تحت تأثیر بارهای ضربه ای و لرزشی عبور قطارها قرار میگیرد. و با توجه به اینکه در آزمایش لوس آنجلس، مصالح دانه ای در اثر ضربات ناشی از سقوط گلوله های فولادی دچار شکست میشود. لذا برخی از مصالح سنگی خوب از قبیل گرانیت به دلیل ساختار تشکیل دهنده آنها، عدد سایش بزرگتری نشان داده و رد میگردند.

در حالیکه در واقعیت، عملکرد خوبی دارند. اما سنگ های دیگری که کیفیت ضعیف آنها در عمل به اثبات رسیده، بدلیل ساختار خاص کریستالی، عملکرد بهتری در این آزمایش نشان میدهند. لذا بهترین آزمایش برای کنترل کیفیت مصالح در برابر سایش آزمایشی است که بدون وارد کردن ضربه به ذرات، شرایط حضور آب را نیز درنظرگرفته باشد. آزمایش میکرودوال که در کشورهای اروپایی بیشتر رایج است، عامل فرسایش را در حضور آب به نمونه ۵ کیلوگرمی وارده نموده و افت وزنی نمونه پس از آزمایش را ملاک عمل قرار میدهد.

در این تحقیق این آزمایش بر اساس آئین نامه ١-١٠٩٧ EN انجام شده است.

در این آزمایش سرباره  فولاد با اندازه mm ۶٠-٢۵ از الک ١۴ میلیمتر عبور داده شد و مانده روی الک ١٠ میلیمتر به عنوان مصالح تست انتخاب گردید.

همجنین در این تحقیق آزمایش میکرودوال در هر دو حالت خشک و تر و در چهار حالت انجام گرفت.

سازمان MTO٣  مقادیر مجاز سایش را بر اساس آزمایش میکرودوال، ارائه داده است. همچنین سازمان MTQ۴ و NBDOT۵ مقادیر مجاز سایش را بر اساس آزمایش میکرودوال، ارائه داده است. با توجه به نتایج، مشاهده می شود که مقادیر سایش به دست آمده از آزمایشات (۵.٧٨ تا ٧ درصد) در محدوده مجاز آئین نامه ای قرار دارند.

 نتیجه گیری

کاهش آلودگی های ناشی از پسماندها و زباله های صنعتی امروزه در دنیا از اهمیت خاصی برخوردار است. علت آن هم تأکید بر قوانین زیست محیطی است. سرباره فولاد هم نوعی زباله صنعتی کارخانه فولادسازی می باشد. در صورت عدم توانایی صنایع فولادی در بازیابی و استفاده از این محصول، با توجه به حجم تولید بالای آن، مشکلات زیادی را از نظر آلایندگی برای محیط زیست ایجاد می نماید.

توجه به مبانی توسعه پایدار، مبنی بر حفظ و نگهداری محیط زیست، متولیان و دست اندرکاران را بر آن داشته است که به دنبال راهکارهایی به منظور استفاده صحیح از این محصول با ارزش باشند.

همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فرد مصالح سرباره ای این محصول را مورد توجه مهندسین عمران قرار داده است. در این راستا، طبق این تحقیق، با توجه به گسترش صنایع مادر در کشور، از جمله صنعت آهن و فولاد که منجر به تولید حجم انبوهی از محصولات جانبی این صنعت نظیر مصالح سرباره ای شده و به شکل توده های عظیمی در محوطه کارخانه های ذوب آهن اصفهان، فولاد اهواز و فولاد مبارکه انباشته شده است. در قالب انجام مجموعه ای از آزمایش های آزمایشگاهی شامل لوس آنجلس و میکرودوال، در دو حالت خشک و تر بر روی سرباره فولاد با دانه بندی مشخصه بالاست راه آهن، مقاومت ساییدگی سرباره فولاد برای استفاده به عنوان بالاست راه آهن از طریق مقایسه با مقادیر مجاز آئین نامه ای بالاست راه آهن بررسی و ارزیابی گردید.

بر اساس نتایج تحقیق و مطابق با استانداردهای رایج بالاست راه آهن، استفاده از سرباره فولاد از نظر مقاومت ساییدگی در دو حالت خشک و تر، منع فنی ندارد و الزامات آئین نامه ای را برآورده می سازد.

 

! شما میتوانید برای سفارش سرباره های مرغوب شرکت ایران سرباره از بخش تماس باما ، با ایران سرباره در ارتباط باشید.

بیشتر بخوانید

سرباره، استفاده از سرباره کوره بلند
سرباره، استفاده از سرباره کوره بلند

سرباره کوره بلند محصول فرعی در تولید آهن خام از سنگ معدن و کک می باشد که نوع گرانوله شده آن به دلیل داشتن حالت آمورف از لحاظ خواص هیدرولیکی فعالتر از نوع کریستالی بوده و لذا امکان استفاده از آن در صنعت سیمان وجود دارد. هدف از این کار تجربی بررسی خواص...

۷ بهمن ۱۳۹۸ | 14742 بازدید | 0 دیدگاه

بیشتر...

استفاده از سرباره فولاد در ساخت بتن
استفاده از سرباره فولاد در ساخت بتن

کاربرد ضایعات ناشی از فرآیند های گوناگون صنعتی برای به دست آوردن محصولات مختلف از جنبه های گوناگون حائز اهمیت است. کمک به حفظ و نگه داری منابع غیر قابل جایگزین، کاهش آلودگی های زیست محیطی و بازیابی انرژی های صرف شده در طی تولید این ضایعات...

۷ بهمن ۱۳۹۸ | 14829 بازدید | 0 دیدگاه

بیشتر...

سرباره چیست؟
سرباره چیست؟

در دو دهه اخير بحث بازيافت و استفاده مجدد از مواد کم ارزش و باطله در صنايع مختلف مورد توجه زيادی قرار گرفته است. چرا که با اين کار علاوه بر حل مشکل زيست محيطی آن عامل، به جنبه اقتصادی اين مسئله نيز توجه میشود. چنانچه میدانيم در کارخانه ذوب آهن، جهت جدايش...

۲۹ دی ۱۳۹۸ | 16339 بازدید | 0 دیدگاه

بیشتر...

تعامل بین سرباره فولاد و محیط زیست
تعامل بین سرباره فولاد و محیط زیست

در دنیای امروز، صنعتی ماندگار است که بتواند فعالیت خود را با حفظ محیط‌ زیست انجام دهد. در واقع توسعه پایدار به معنای حفظ محیط‌ زیست و اجرای استانداردهای بین المللی در این حوزه است. در نتیجه این اتفاق، می‌توان شاهد کاهش ضایعات و پسماندها، کاهش مصرف انرژی و...

۲۹ دی ۱۳۹۸ | 15950 بازدید | 0 دیدگاه

بیشتر...

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *