CC BY
0УДК 625.122 ШвецоваД.В., СеменоваК.В., ТумановД.О.
Швецова Д.В.
филиал ИрГУПС Красноярский институт железнодорожного транспорта (г. Красноярск, Россия)
Семенова К.В.
филиал ИрГУПС Красноярский институт железнодорожного транспорта (г. Красноярск, Россия)
Туманов Д.О.
аспирант кафедры путь и путевое хозяйство «Иркутский государственный университет путей сообщения»
филиал ИрГУПС Красноярский институт железнодорожного транспорта (г. Красноярск, Россия)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ПЛИТ
Аннотация: рассмотрена эффективность выполнения теплоизоляции из пенополистирольных плит. Достижение с помощью их минимизации пучения, усадки и до уплотнения грунтов основания. А также уменьшение пенополистирольными плитами глубины промерзания на железнодорожном полотне.
Ключевые слова: пенополистирол, пучины, теплоизоляция
Пенополистирольные плиты - это материал, который широко используется в строительстве для утепления зданий, дорожного полотна и железных дорог. Они обладают рядом преимуществ, которые делают их эффективным решением для теплоизоляции.
1683
Одним из главных преимуществ пенополистирольных плит является их низкая теплопроводность. Это означает, что они способны сохранять тепло, предотвращая его утечку наружу.
Еще одним преимуществом пенополистирольных плит является их легкость и простота монтажа. Они легкие и гибкие, что позволяет быстро и без особых усилий устанавливать их. Кроме того, они не требуют специальных инструментов для монтажа.
Пенополистирольные плиты также обладают высокой устойчивостью к влаге и гниению. Они не подвержены воздействию воды и не гниют, что делает их идеальным материалом для использования в условиях повышенной влажности.
Также пенополистирольные плиты применяют для устройства теплоизоляционных слоев в железнодорожном полотне, возводимом на пучнистых грунтах. Применение пенополистирольных плит в строительстве железнодорожных дорог позволяет снижать деформации пучения при промерзании конструкции, в которой в пределах глубины промерзания имеются пучинистые грунты.
При отсутствии утепления или при недостаточной толщине насыпи пучинистый грунт основания попадает в зону воздействия отрицательных температур. Это может вызвать некоторые деформации конструкции (например, разжижение и осадка несущих слоев насыпи). Деформации, как правило, не равномерные. Основная особенность данной деформации -увеличение объема пучинистого грунта основания.
Основная работа теплоизоляционного ковра в теле насыпи -уменьшение глубины сезонного промерзания в зоне расположения слоя теплоизоляции. Благодаря этому возможно «оттянуть» кривую промерзания, доведя ее до зоны расположения слоя непучинистого насыпного грунта в дорожной конструкции.
1684
Эффект применения пенополистирольных плит в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях для снижения воздействия морозного пучения:
• Уменьшение объема инертных материалов, используемых для отсыпки земляного полотна для обеспечения ее морозоустойчивости.
• Возможность использования в верхней части земляного полотна местных пучинистых грунтов без их замены.
• Увеличение срока службы конструкции вследствие исключения периодически возникающих деформаций морозного пучения.
• Возможность понижения рабочих отметок насыпей на участках, где при традиционных конструкциях действуют нормативные ограничения по минимальному возвышению насыпи.
• Понижение расчетной влажности грунта земляного полотна и соответствующего повышения расчетных значений прочностных характеристик грунта за счет снижения влагонакопления при процессе морозного пучения.
• Снижение требуемой толщины дренирующего слоя за счет исключения поступления воды.
• Сокращение эксплуатационных затрат на содержание дороги.
В строительстве железных дорог пенополистирольные плиты применяются для теплоизоляции основания как при прокладке нового железнодорожного полотна, так и при реконструкции существующего. Это позволяет решить одну из основных проблем эксплуатации железнодорожного полотна — разрушения под действием сил морозного пучения.
В холодное время года в теле насыпи, насыщенном водой, при промерзании образуются ледяные линзы, которые неравномерно приподнимают балластную призму и путевую решетку. Таким образом возникают первые деформации железнодорожного полотна.
С наступлением теплого времени года ледяные линзы внутри грунта оттаивают, превращаясь вновь в воду, и эта влага сильно влияет на
1685
прочностные характеристики грунтов. Происходит разжижение и осадка несущих слоев насыпи.
На протяжении нескольких сезонов со сменой холодных и теплых периодов на структуру железнодорожного полотна оказывают многократное воздействие неравномерные подъемы-опускания. Вырабатывается так называемый «ходячий зазор», что влечет за собой частичную деформацию рельсошпальной решетки. Как следствие, ухудшается надежность полотна и снижается безопасность движения.
В нашей стране для наибольшей эффективности эксплуатации дорог оптимальная скорость движения составов должна быть 120-140 км/час. Поэтому предъявляются высокие требования к обеспечению устойчивой и безопасной работы полотна.
В условиях же промерзающих грунтов для обеспечения безопасности движения нужно либо постоянно проводить выправку и ремонт пути, либо существенно снижать скорость движения подвижного состава.
Способы защиты железнодорожного полотна от морозного пучения.
1. Полная замена пучинистого грунта на проблемных участках качественными крупно- и мелкозернистыми песками. Для этого требуется разработка и вывоз пучинистого грунта. При производстве работ следует дополнительно укреплять откосы щитами для ликвидации осыпей. Кроме того, на время реконструкции необходимо предусмотреть запасной путь и использовать большое количество транспортных средств для вывоза старого грунта. Это значительно увеличивает затраты на реконструкцию земляного полотна.
2. Создание морозозащитного слоя из теплоизоляционных пенополистирольных плит.
Оптимальный способ усиления основной площадки земляного полотна для защиты от морозного пучения.
Устройство защитного слоя из экструзионного пенополистирола признано наиболее эффективным в неблагоприятных условиях: при
1686
затрудненном поверхностном водоотводе и в зонах повышенных силовых воздействий.
Пенополистирольные плиты укладывают на глубину не менее 0,4 метра. Зимой они уменьшают глубину промерзания грунта, а в период дождей предотвращают накопление воды в насыпи.
Применение теплоизоляции качественно меняет процесс промерзания земляного полотна. На дорогах без теплоизоляционных слоев грунты под насыпью промерзают на большую глубину, что вызывает деформации от сил морозного пучения увлажненных грунтов основания и последующее повреждение конструкции покрытия.
На участках с теплоизоляционными слоями глубина промерзания конструкции значительно уменьшается. Практически нулевое водопоглощение пенополистирольных плит позволяет рассматривать теплоизоляционный слой как водоупорный, что приводит к осушению подстилающих слоев конструкции. Тем самым достигается минимизация пучения, усадки и до уплотнения грунтов основания.
Однако, несмотря на все преимущества, пенополистирольные плиты имеют и некоторые недостатки. Они могут быть подвержены воздействию огня и выделять токсичные вещества при горении. Кроме того, они могут быть повреждены грызунами и насекомыми.
В целом, пенополистирольные плиты являются эффективным материалом для утепления железнодорожного полотна. Они обладают низкой теплопроводностью, легкостью и простотой монтажа, а также устойчивостью к влаге и гниению. Однако, при использовании пенополистирольных плит необходимо учитывать их недостатки и принимать меры для предотвращения возможных проблем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ООО «Пеноплекс» : «Автодороги на пучинистых грунтах» , 2017;
1687
2. ООО «Пеноплекс»: «Утепление полотна железных дорог, 2017;
3. Грушман, Р. П. Справочник теплоизолировщика / Р. П. Грушман. -Ленинград : Стройиздат, 1980. - 184 с;
4. Министерство транспорта Российской Федерации государственная служба дорожного хозяйства (росавтодор). Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизоляционных слоев дорожной одежды из пенополистирольных плит «Пеноплэкс», 2001. - 51 с
Shvetsova D. V., Semenova K. V., Tumanov D. O.
Shvetsova D.V.
Krasnoyarsk Institute of Railway Transport (Krasnoyarsk, Russia)
Semenova K.V.
Krasnoyarsk Institute of Railway Transport (Krasnoyarsk, Russia)
Tumanov D.O.
Irkutsk State University of Railway Engineering Krasnoyarsk Institute of Railway Transport (Krasnoyarsk, Russia)
THE EFFICIENCY OF POLYSTYRENE FOAM BOARDS
Abstract: the efficiency of thermal insulation from expanded polystyrene boards is considered. Achieving by minimizing heaving, shrinkage and compaction of the foundation soils. As well as reducing the depth of freezing on the railway track with polystyrene foam plates.
Keywords: expanded polystyrene, depths, thermal insulation.
1688
