книги из ГПНТБ / Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал

Г л а в а 2

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ШПАЛ

1. Классификация дефектов и причины преждевременного разрушения шпал

Фактический срок службы железобетонных шпал еще не установлен, так как длительность их массовой эксплуатации на сети железных дорог СССР пока не превышает 10—15 лет. Речь идет о железобетонных шпалах с проволочной арматурой

за рубежом более продолжителен, но не является показатель­

ЦНИИ МПС [9] показали, что после пропуска по ним тонна­ жа в 1 млрд, т брутто статическая прочность шпал не умень­ шилась, а трещиностойкость в среднем снизилась на 10%. По

грузонапряженностью до 40 млн. т брутто в год.

За рубежом иногда высказывают мнения, что срок службы железобетонных шпал практически не ограничен и их мораль­ ный износ может наступить раньше физического.

В СССР за состоянием железобетонных шпал в пути уста­ новлены наблюдения, все виды обнаруживаемых дефектов шпал (табл. 9) учитывают и классифицируют по специальной системе, которую в путейской практике принято называть ри­ сунками дефектов (рис. 14).

По материалам ЦНИИ МПС, относящимся к концу 1967 г., среднее число дефектных шпал на сети железных дорог СССР

41

■OfiH^4§r JEZ--

Рис. '14. Дефекты железобетонных шпал по классификации МПС:

15Трещины от желоба

16Поперечные трещины сверху скрепления

17Торцевые трещины

18Поперечные трещины в концевой части шпалы

19Поперечные трещины в середине снизу

42

составляло 1,13% всех обследованных шпал, а по отдельным участкам колебалось от 0,4 до 10%- За последние годы выход типовых железобетонных шпал по сети железных дорог СССР

в среднем составил около 0,03% числа уложенных в путь.

Из табл. 9 видно, что наибольшее число дефектов в первые годы эксплуатации шпал выражается в сколах бетона (дефек­

разрушению шпалы и вызывают необходимость в немедленной ее замене. Различного рода небольшие сколы бетона в торцах шпал без обнажения арматуры не снижают несущую способ­ ность конструкции и не являются первопричиной прогрессиру­ ющих явлений, которые могли бы привести к быстрому разру­ шению шпалы. В то же время недостаточная толщина защитно­ го слоя или малая плотность и прочность бетона могут привес­ ти к интенсивному ржавлению напряженной арматуры и выз­

шпал или может являться признаком уже начавшегося разру­ шения бетона от совместного воздействия воды, мороза и эк­ сплуатационной нагрузки.

В большинстве случаев вначале не всегда удается устано­ вить возможные последствия обнаруженного дефекта по влия­ нию на работоспособность конструкций: относится этот дефект к числу прогрессирующих с какой-то интенсивностью или речь идет о стабилизировавшемся недостатке, с которым конструк-

I I группа

21Скол по втулкам сбоку

22Скол бетона сверху

23Скол конца шпалы

24Скол бетона у желоба

25Скол бетона в середине

I I I группа

31Рыхлость или разрушение бетона

32Обнажение арматуры в конце

33Обнажение арматуры в середине

34Продольные трещины под рельсом

35Продольные трещины в средней части

I V группа

41 Ослабление или разрыв стержня

V группа

51 Дефекты деревянных втулок

VI группа

•61 Дефекты, не указанные на рисункам

43

Т а б л и ц а 9

Число дефектных железобетонных шпал на опытных участках ЦНИИ МПС в % °т общего числа обследованных шпал

ция может прослужить в пути еще многие десятки лет. Не всег­ да на этот вопрос можно найти ответ и при сопоставлении результатов повторных наблюдений за состоянием шпал за ряд лет.

На последнее обстоятельство приходится обращать особое внимание в связи с возникающими вопросами о долговечности железобетонных подрельсовых оснований. Разнохарактерность видов дефектов в шпалах свидетельствует о различных причи­ нах их появления, а следовательно, и различных возможных последствиях влияния этих дефектов на долговечность.

В некоторых случаях в путь попадают шпалы, которые име­ ют явные заводские дефекты, появившиеся в результате гру­ бых нарушений технологии. Показательным в этом отношении1 является преждевременное разрушение шпал, изготовленных Сергелинским заводом и уложенных в 1959 г. на Среднеазиат­

эксплуатации, а в 1968 г. была произведена полная замена шпал при среднем выходе 77 шт. на 1 км пути.

44

людается. Отсюда следует, что недостаточные толщины и плот­ ность бетона защитного слоя могут быть отнесены к скрытым технологическим дефектам шпал, значительно уменьшающим их долговечность.

Плотность бетона в шпалах существующими нормативными

документами не регламентирована ,и при приемке не контроли­ руется. Поэтому в путь попадают дефектные по рассмотрен­ ному признаку шпалы (рис. 23), которые быстро выходят из строя. В предельном случае недостаточная плотность бетона обнаруживается по раковинам, однако им пока не придается должного значения. В лучшем случае такие шпалы отбраковы­ вают, а иногда и пытаются лечить. Распилы таких шпал, вы­ полненные на Челябинском заводе, показали, что при наличии раковин на поверхности бетона они обязательно имеются и, как правило, в больших размерах внутри конструкции. Заделка ра­ ковин всевозможными мастиками не может ликвидировать вну­ тренние скрытые дефекты и изменить структуру бетона и, сле­ довательно, предохранить арматуру от ржавления.

Из приведенных данных можно сделать важный вывод о том, что явным технологическим дефектам в виде раковин соот­ ветствуют скрытые дефекты-аналоги в виде недостаточной плотности бетона. Это положение также может быть распрос­ транено почти на все виды дефектов в шпалах. Оценивая при­ чины преждевременного разрушения железобетонных шпал на Саларской дистанции пути, можно видеть, что в данном слу­ чае была произведена укладка в путь явно дефектных шпал,, изготовленных с грубыми нарушениями технологии. Прежде­ временное разрушение большого числа таких шпал по про­ шествии 6 —7 лет эксплуатации закономерно.

Некоторая часть дефектов порождается конструтивными недостатками шпалы: недостаточный защитный слой бетона, чрезмерное ослабление одной подрельсовой площадки четырь­ мя дюбелями, малая глубина заделки шайб в бетоне, несоот­ ветствие расчетных условий эксплуатационным и т. п.

Таким образом, анализ показывает, что все виды дефектов в шпалах могут быть подразделены по происхождению на три основные группы: технологические, укладочно-эксплуатацион­ ные и конструктивные. Это положение принято за основу при составлении табл. 1 0 , в которой представлены виды дефектов, причины их происхождения и характер проявления этих дефек­ тов при эксплуатации шпал в пути. Технологические дефекты подразделены на скрытые и явные. К первым отнесены все воз­ можные отклонения от норм, которые не могут быть обнаруже­ ны при внешнем осмотре готовых шпал при приемке на заводе.

Предлагаемая классификация видов дефектов в шпалах с учетом причин их возникновения и последствий проявления дефектов при эксплуатации шпал в пути позволяет установить следующее:

50