22940

بررسي آزمايشگاهي رفتار بالاست تقويت¬شده با پلي¬اورتان تحت بارگذاري چرخه¬اي

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه آهن

1399-1400

1399/09/01

دكتر جبار علي ذاكري سردرودي

دكتر مرتضي اسمعيلي - دكتر مسعود جمشيدي

راه آهن

تغيير سختي خطوط بالاستي در نواحي مختلف خط به‌خصوص در ناحيه انتقال مانند ورودي و خروجي پل‌ها به دليل وارد شدن نيروهاي ديناميكي زياد به خط و وسيله نقليه همواره موردتوجه بوده است. به همين جهت امروزه به‌منظور افزايش سختي، استفاده از مواد پلي¬اورتاني در خطوط بالاستي بسيار رونق يافته است. علاوه بر آن در نواحي شرقي و جنوب شرقي ايران، خطوط بالاستي از مناطق ماسه¬گير عبور مي¬كند. با مطالعه ادبيات فني متوجه مي¬شويم كه نفوذ شن و ماسه به خلل و فرج بالاست باعث آلودگي و تغييرات سختي خط مي¬گردد. لذا به‌كارگيري مواد پلي¬اورتاني در خطوط بالاستي مي‌تواند راه¬حلي جهت جلوگيري از نفوذ شن و ماسه به بالاست باشد. در اين پايان¬نامه با استفاده دستگاه جعبه¬بالاست موجود در دانشكده راه¬آهن دانشگاه علم و صنعت ايران و با تزريق پلي¬اورتان فيلتر هواي سنگين ،كه توسط شركت كبودان شيمي زرين توليد مي¬گردد، به بالاست معدن شهريار، به بررسي ميزان تغييرات نشست، سختي و ميرايي آن نسبت به بالاست بدون پلي¬اورتان پرداخته¬ايم. ازآنجاكه پلي¬اورتان از دو جز پلي¬اول و ايزوسيانات تشكيل‌شده است، ابتدا براي دست‌يابي به نسبت بهينه اين دو جزء، آزمايش‌هاي فشار بر روي نمونه‌هاي پليمري مكعبي و نمونه‌هاي استوانه‌اي بالاست تقويت‌شده با پلي¬اورتان با نسبت‌هاي مختلف انجام گرديد كه نهايتاً نسبت 2 واحد پلي¬اول به 1 واحد ايزوسيانات نتيجه‌گيري شد. در گام آخر، نمونه بالاست تقويت¬شده با پلي¬اورتان با نسبت به¬دست¬آمده، جهت بررسي نشست، سختي و ميرايي آن تحت 100000 سيكل بار قرار گرفت. به‌عنوان‌مثال نتيجه شد كه پس از تزريق، نشست بالاست تقويت¬شده با پلي¬اورتان نسبت به بالاست بدون پلي¬اورتان از 10 به 9.5 ميلي‌متر(5%) كاهش داشته و همچنين نشست پلاستيك بالاست تقويت¬شده با پلي¬اورتان0.92 ميلي‌متر بوده كه نشان¬دهنده عملكرد خوب پلي¬اورتان در جلوگيري از ماندگاري نشست و افزايش عمر تعمير نگهداري خط است. همچنين بر اساس حلقه¬هاي هيسترزيس رسم¬شده، سختي بالاست تقويت¬شده با پلي¬اورتان نسبت به نمونه‌هاي بدون پلي¬اورتان از 45103 به 62016 نيوتن بر ميلي‌متر (37.5%) افزايش پيدا كرده و نسبت ميرايي نيز از 0.1 به 0.05 (51.9%) كاهش يافته است.

1399/09/20

Laboratory study of polyurethane-reinforced ballast behavior under cyclic loading

11/22/2021 12:00:00 AM

Stiffness changes of ballasted tracks in different areas of the railway tracks, especially in the transmission zones such as the entrance and exit of bridges due to the high dynamic forces wich are applied to the track and the vehicle is always considered as an important subject. Therefore, today, in order to increase the stifffness, the use of polyurethane materials in ballast tracks has become very popular. In addition, in the eastern and southeastern regions of Iran, ballast tracks pass through sandy areas. By studying the technical literature, we find out that the sand penetration into the ballast pores causes fouling and stiffness changes of tracks. Therefore, the use of polyurethane materials in ballast tracks can be a solution to prevent the penetration of sand into the ballast. In this thesis, by using the ballast box which is available in the railway faculty of Iran University of Science and Technology and by injecting polyurethane air filter, which is produced by Kaboudan Shimi Zarrin Company, into the ballast of Shahriar mine, we have studied the amount of changes in its settling, stiffness and damping compared to the non-polyurethane ballast. Since polyurethane is composed of two components of polyol and isocyanate, first to obtain the optimal ratio of these two components, pressure tests were performed on cubic polymer samples and cylindrical samples of polyurethane-reinforced ballast with different ratios, and finally the ratio of 2 units of polyol was concluded for 1 unit of isocyanate. In the last step, the polyurethane-reinforced ballast sample with obtained ratio, was loaded below 100,000 cycles to evaluate its settling, stiffness and damping. For example, after injection, settelment of polyurethane-reinforced ballast compared to non-polyurethane ballast decreased from 10 to 9.5 mm (5%), and also plastic settlement of polyurethane-reinforced ballast was 0.92 mm, indicating The good performance of polyurethane in preventing the permanent settlement and increasing the maintenance period of the tracks. Also, based on the drawn hysteresis rings, the stiffness of polyurethane-reinforced ballast compared to the samples without polyurethane increased from 45103 to 62016 N/mm (37.5%) and damping ratio decreased from 0.1 to 0.05 (51.9%).