Во время пребывания на железнодорожном вокзале или путешествия на поезде либо электричке многие могли заметить, что железнодорожные рельсы практически всегда лежат на слое щебня. Это явление можно наблюдать не только на вокзалах, но и на протяжении всего пути следования ж/д составов. Такой слой щебня называется балластным. Он служит основанием для установки рельсовых опор.
В этой статье мы расскажем о щебне для балластного слоя железнодорожного пути. Вы узнаете, каким документом нормируются требования к нему и какие именно характеристики материала выходят на первый план в поставленной задаче.
Требования к железнодорожному щебню
К балластному щебню предъявляются достаточно строгие требования по прочности, надежности и способности оказывать механическое сопротивление нагрузкам. Они прописаны в ГОСТ 7392-2014 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия». К слову, эти требования намного жестче, чем требования к строительному или дорожному материалам. Это связано с тем, что формирование балластного слоя железнодорожного пути – ответственная задача, от которой в дальнейшем будет зависеть не только целостность железнодорожного полотна, но и безопасность многих людей, передвигающихся на поездах и электричках.
Согласно ГОСТ 7392-2014, важными для железнодорожного щебня являются следующие его характеристики:
- Категория
- Вид
- Фракция
- Зерновой состав
- Лещадность
- Содержание длинных зерен
- Содержание дробленых зерен для щебня из валунов и гравия
- Содержание органических примесей
- Содержание глины в комках
- Содержание зерен слабых пород
- Истираемость
- Сопротивляемость удару на копре
- Прочность
- Морозостойкость
- Водопроницаемость и коэффициент фильтрации
- Инертность
- Средняя плотность зерен
- Удельная электрическая проводимость
- Радиоактивность
- Наличие признаков солнечного ожога
Описание первых десяти свойств читайте вот на этой странице. В этой статье мы продолжим описание характеристик отсева.
Истираемость
Истираемость – это способность щебня противостоять истирающим нагрузкам и при этом не разрушаться. Иными словами, свойство показывает способность материала изменяться в объеме и массе под действием трения. Параметр в первую очередь важно определять для щебня, который используется в дорожном строительстве.
Истираемость напрямую зависит от твердости материала – чем он тверже, тем меньше он изменяется под действием истирающих усилий.
Определяют свойство по степени разрушения зерен в полочном барабане. Последний должен иметь диаметр 70 см и быть 50 см в длину. Внутри барабан снабжен полкой шириной 100 мм, которая вращается с частотой 30-33 оборота в минуту. Измеряется показатель истираемости по изменению зернового состава пробы.
«Дорожный» ГОСТ 32703-2014, который называется «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования», делит весь щебень на 6 групп по истираемости. Обозначаются они буквой «И» и числом – номером группы.
Ниже мы их перечислим:
- И1 – потеря массы при испытании здесь менее 15%
- И2 – потеря массы при испытании 15-20%
- И3 – потеря массы 20-25%
- И4 – потеря массы 25-30%
- И5 – потеря массы 30-40%
- И6 – потеря массы при испытании 40-50%
В «железнодорожном» ГОСТ 7392-2014 даны следующие величины потери массы щебня после испытаний на истираемость в полочном барабане (от общей массы):
- Для материала категории «В» ≤ 12% от общей масс
- Для щебня I категории ≤ 15%
- Для материала II категории ≤ 20%
Таким образом, железнодорожный щебень категорий «В» и I относится к группе И1 по истираемости, а материал II категории – к группе И2.
Сопротивляемость удару на копре
Копер – это специальное оборудование для измерения прочности, ударной вязкости и некоторых других характеристик у металлических и прочих изделий. Как вы понимаете, его также используют для испытания щебня. Копер представляет собой оборудование, установленное вертикально на прочном фундаменте, с падающим грузом массой около 5 кг. Высота падения груза при этом должна составлять 50 см. Сам груз должен иметь сменную пластинку с зубьями, которую изготавливают из углеродистой стали и подвергают закалке в масле с последующим отпуском на твердость, равную 57.0…59.0 HRGa. В процессе эксплуатации пластинку с зубьями применяют до тех пор, пока износ по высоте зубьев составляет не более 1 мм. Затем пластинка с зубьями подлежит замене на новую.
Величина потери массы щебня после испытаний на сопротивление удару на копре, в % общей массы, должна быть:
- Для материала категории «В» ≤ 4%
- Для щебня I категории ≤ 4%
- Для материала II категории ≤ 10,5%
Прочность
Прочность – один из важнейших показателей для щебня, который отвечает за возможности его использования в тех или иных работах. Ведь именно этот параметр отражает способность материала сопротивляться механическим нагрузкам и давлению. Характеризуется свойство маркой по дробимости, обозначается буквой «М».
В зависимости от марок по прочности, щебень делится на следующие группы:
- Очень слабой прочности
Сюда относится только одна марка щебня по дробимости – М200. - Слабой прочности
В эту группу входят материалы с прочностью М300, М400 и М500. - Средней прочности
Сюда относятся марки щебня М600 и М700. - Прочный
В эту группу вошли материалы с маркой по дробимости М800, М900, М1000, М1100. - Высокопрочный
Сюда относится щебень с прочностью М1200, М1300, 1400.
Чем выше марка по дробимости материала, тем большее давление он сможет выдержать. И наоборот – щебень слабой прочности очень быстро разрушится и превратится в пыль даже от небольшой нагрузки. Поэтому эта характеристика так важна для данного стройматериала.
Однако примечателен тот факт, что в железнодорожном ГОСТ как таковая прочность щебня и его марки по дробимости не описываются.
Вместо этого в государственном стандарте написано, что прочность балластного материала характеризуется двумя параметрами:
- Истираемостью
- Сопротивлением на копре
Таким образом, если два этих показателя для щебня соответствуют требованиям, прописанным в ГОСТ 7392-2014, тогда следует считать, что и прочность исследуемого материала находится в пределах нормы.
Морозостойкость
Морозостойкость щебня характеризует его способность противостоять постоянным попеременным температурным перепадам. Обозначается показатель буквой «F», измеряется в так называемых циклах «заморозка-оттаивание». Один цикл – это один температурный перепад от плюса к минусу или обратно. Обратите внимание, что цикл не равен году, месяцу, неделе или даже дню. Ведь за одни только весенние сутки подобных температурных перепадов может быть два и более.
Данное свойство крайне важно определять и учитывать у материала, который эксплуатируется на открытом воздухе и постоянно контактирует с влагой (например, во время дождей или в период таяния снега). Это как раз и касается балластного щебня.
Морозостойкость характеризуется марками по морозостойкости.
Они бывают следующими:
- F15
- F25
- F50
- F100
- F150
- F200
- F300
- F400
Определяют марку двумя способами:
- Методом замораживания
Он предполагает определение морозостойкости материала по потере массы пробы при попеременном замораживании и оттаивании. - Методом ускоренного определения морозостойкости
Его суть состоит в определении марки по морозостойкости по потере массы пробы при погружении в насыщенный раствор сульфата натрия и последующем высушивании.
Согласно ГОСТ 7392-2014, марка щебня по морозостойкости для разных категорий материала должна быть не ниже:
- F300 для щебня категорий «В» и I
- F150 для материала категории II
Водопроницаемость и коэффициент фильтрации
Эта характеристика указывает на способность щебня спокойно пропускать сквозь себя воду в нижние слои и не задерживать ее. Свойство особенно важно для материалов, участвующих в разного рода засыпках и отсыпках (к ним относятся, например, обратные засыпки, декоративные отсыпки, отсыпки дорожек и тропинок, а также клумб и сухих ручьев, благоустройство могил, отсыпка парковок, дворов, детских и спортивных площадок, отсыпка временных и грунтовых дорог и так далее), создании дренажа, оборудовании заезда на участок, а также при формировании балластного слоя железнодорожного пути. Ведь, как мы уже писали выше, для этого балластный слой в принципе и нужен – для отвода влаги из верхних слоев в нижние, подальше от рельсов, шпал и колес поездов.
Свойство водопроницаемости характеризуется коэффициентом фильтрации. Он обозначается буквами «Кф», измеряется в метрах в сутки (м/сут). Больше всего на эту характеристику влияют зерновой состав материала, а также его пористость и наличие в нем пыли и глины.
Щебень относится к очень сильноводопроницаемым материалам. Его коэффициент фильтрации – больше 100 метров в сутки. Это, к слову, одна из причин, почему именно щебень так востребован в роли балластного материала.
Подробно об этом свойстве читайте в нашей статье Водопроницаемости и коэффициент фильтрации грунтов.
Инертность
Щебень – химически инертный материал. Это значит, что он не является химически активным, устойчив к любому негативному влиянию окружающей среды и различным химическим воздействиям, ничего не выделяет в атмосферу и спокойно переносит погружение в агрессивные среды. Единственное исключение здесь – содержание в некоторых разновидностях щебня (известняковом, доломитовом и гипсовом) водорастворимых солей и минералов.
Также щебень не вступает ни в какие реакции с разного рода солями, щелочами, кислотами, реагентами, маслами и прочими веществами. Это позволяет применять его в разных условиях и совместно с любыми строительными материалами.
Средняя плотность зерен
Под средней плотностью зерен понимают отношение массы камней к их общему объему с учетом всех пор и пустот. Таким образом, параметр позволяет понять реальные плотность и вес материала, а не гипотетические.
Средняя плотность зерен определяется путем измерения массы единицы объема частиц щебня с использованием весов с приспособлением для гидростатического взвешивания. По ГОСТ, данный показатель должен быть не менее 2,4 г/см3 для всех категорий щебня.
Удельная электрическая проводимость
Щебень должен обладать электроизоляционными свойствами. Ведь он должен обеспечивать нормальную работу рельсовых цепей автоблокировки вне зависимости от погодных условий.
Удельную электрическую проводимость щебня определяют насыщением раствора, получаемого при перемешивании размельченного щебня с дистиллированной водой. Измеряется параметр в См/м.
По ГОСТ, в результате испытания удельная электрическая проводимость материала должна быть ≤ 0,32 См/м для всех трех категорий.
Радиоактивность
Радиоактивностью называют способность щебня «фонить», то есть излучать радиацию. Этот параметр является одним из основных, отвечающих за безопасность. Ведь от радиоактивности в том числе зависят возможности использования материала в тех или иных работах на различных территориях.
Данное свойство показывает, какое количество удельной эффективной активности естественных радионуклидов (радия, тория и калия) содержится в щебне. Обозначается радиоактивность как «Аэфф», измеряется в Бк/кг (Беккерель на килограмм). Определяется параметр по ГОСТ 30108-94.
Согласно этому документу, все материалы делятся на четыре класса в зависимости от радиоактивности:
- I класс – радиоактивность до 370 Бк/кг
- II класс – радиоактивность от 370 до 740 Бк/кг
- III класс – радиоактивность от 740 до 1500 Бк/кг
- IV класс – радиоактивность свыше 1500 Бк/кг
В ГОСТ 7392-2014 прописано, что балластный щебень, применяемый в строительстве в пределах территорий населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также вне населенных пунктов, должен иметь радиоактивность не более 740 Бк/кг. Таким образом, для поставленной задачи разрешено использовать только материалы I и II классов.
Наличие признаков солнечного ожога
Данная характеристика определяется только для щебня, полученного из базальта. Ведь он должен быть стоек к воздействию атмосферных явлений и не должен иметь признаков солнечного ожога.
Солнечный ожог – вид дефекта базальтовой породы, который может возникать под воздействием атмосферных явлений. Он начинается с проявления на поверхности щебня звездообразных серо-белых пятен. Обычно это приводит к образованию трещин, исходящих из этих пятен и соединяющих их между собой. Это явление снижает прочность микроструктуры минерала, из-за чего порода распадается на мелкие обломки.
В зависимости от происхождения материала, этот процесс может завершиться распадом базальтовой породы либо в течение нескольких месяцев после разработки, либо длиться десятилетиями. В исключительных случаях могут образовываться большие трещины, приводящие к быстрому распаду. Вот почему в ГОСТ 7392-2014 описаны требования к этой породе.
Наличие признаков солнечного ожога для щебня из базальта определяют сравнительным методом по изменению величины потери массы после испытания на сопротивление удару на копре до и после кипячения пробы.
По ГОСТ, изменение величины потери массы щебня из базальта после испытаний должно быть меньше или равно 5% от общей массы.
Об этих и других параметрах материала читайте в нашей статье Характеристики и свойства щебня.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.