УДК 691.3:625.142.42

В. В. КОВАЛЕНКО1*

1*Каф. «Безпека життєдіяльності», Дніпропетровський національний університет залізничного
транспорту імені академіка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дніпропетровськ, Україна, 49010
,
тел. +38 (050) 489 07 72, ел. пошта kovalekovv@upp.diit.edu.ua
, ORCID 0000-0002-1196-7730

Дослідження передчасного руйнування

залізобетонних шпал на магістральних

коліях  ПАТ«Укрзалізниця»

Мета. В роботі необхідно виявити причини передчасного руйнування бетону шпал українського виробника. Методика. Застосовані мікроструктурний, фрактографічний, мікрорентгеноспектральний аналізи дозволили виявити причини швидкоплинних корозійних процесів у бетоні. Результати. В даній роботі предметом дослідження є цементний камінь і структура бетону передчасно зруйнованої залізобетонної шпали. Чергове передчасне руйнування залізобетонної шпали досліджувалося за традиційною для Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна (ДНУЗТ) методикою, що запатентована у 2009 році. Проведені в роботі дослідження показали: 1) наявність у цементному камені поблизу пісочних часток підвищеної концентрації хлору та лужних металів, що перевищують допустимі норми за діючими стандартами; 2) різнозеренність кристалів цементного каменю вказує на надлишок води затворювання в бетонній суміші; 3) наявність у структурі цементного каменя волокон деревини, які за рахунок додаткового всмоктування вологи пришвидшують хімічні реакції у бетоні шпал, що експлуатується; 4) швидкість лужно-кремнієвокислої реакції у бетоні шпал складає 5 мкм на рік; 5) наявність волокон деревини вказує на незадовільну чистоту розсіву заповнювачів, зокрема щебеню; 6) хлор-іони додатково пришвидшують реакції структурного перетворення цементного каменю. Наукова новизна. В роботі виявлено швидкість корозійних процесів у бетоні шпал українського виробника. Показано вплив на швидкість корозії забрудненості крупних заповнювачів органічними речовинами, зокрема волокнами деревини. Показані характерні ознаки пришвидшення корозійних процесів внаслідок надлишку води і хлор-іонів у структурі цементного каменю. Практична значимість. Виявлення характерних ознак передчасного руйнування бетону підрейкових основ дозволяє попередити масовий вихід із ладу залізничних шпал, який негативно впливає на безпеку руху залізницею. Запропонована ДНУЗТ безпропарювальна технологія виробництва залізобетонних шпал із застосуванням вітчизняних полікарбоксилатних добавок до бетонів (у комплексі з застосуванням для просівання щебеню просіваючих поверхонь нового покоління виробництва ПП «Логія») дасть змогу вивести українських виробників залізобетонних шпал на європейський рівень. Контроль мікроструктурних характеристик під час виробничого процесу дозволить попереджати масові передчасні руйнування бетону шпал і продавати продукцію українських заводів залізобетонних шпал європейським споживачам. При цьому пропонований метод контролю якості бетону є неруйнівним і не потребує виведення з ладу щойно виготовлених залізобетонних шпал.

Ключові слова: бетон; мікроструктура цементного каменю; залізобетонні шпали; передчасне руйнування; морфологія структурних складових; спектральний аналіз


Вступ

Передчасні масові руйнування підрейкових основ в Україні та інших країнах бувшого СРСР набули звичного статусу в практиці експлуатації залізничних колій протягом останнього десятиліття. Однак подібні явища, що характеризуються значними втратами ресурсів, в розвинутих країнах Євросоюзу звернули увагу науковців, виробників залізобетону та експлуатаційників ще наприкінці минулого, на початку нинішнього тисячоліття 11. Зокрема вчені багатьох країн світу з огляду на процеси структуроутворення цементного каменя в бетонах різного призначення, виявили вплив на структуроутворення як внутрішніх факторів (хімічний склад цементного каменя, що реструктуризується у зрілому віці), так і зовнішніх факторів (наявності агресивного середовища, хімічних і органічних забруднень) [1-4, 8, 11-13]. Як підсумок здобутих наукових знань в цієї галузі у 2009 році 28 країнами Євросоюзу було прийнято новий стандарт, який передбачає застосування мікроструктурних досліджень для контролю якості бетону і цементного каменю. На жаль зусилля Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. ак. В.Лазаряна з впровадження цього положення Європейського стандарту ЕN 1504 «Матеріали і системи для ремонту і захисту бетонних конструкцій» 7 в новий український стандарт з виробництва залізобетонних шпал не знайшов підтримки в керівництві ні Укрзалізниці, ні Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України на відмінність від впровадження норм європейських стандартів в країнах митного союзу вже в нинішньому 2016 році.

Відповіддю Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України було впровадження в український стандарт нових оригінальних випробувань, які не дозволяють визначити довговічність бетону, а пропонований нашим Університетом Європейський підхід до цієї проблеми Міністерством в офіційній відповіді на початку 2016 року визнано передчасним. Вірогідно з тієї причини так вдало гальмуються в нашій країні Євроінтеграційні процеси, навіть у збиток Україні від щорічного масового передчасного руйнування залізобетонних шпал.

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту з 2010 року досліджує причини масових передчасних руйнувань підрейкових основ. Останньою роботою було виявлення причин передчасного, після трьох років експлуатації, руйнування бетону шпали, що вироблена в 2013 році одним з державних підприємств ПАТ «Укрзалізниця».

Мета

Визначення причин передчасного руйнування наданих зразків бетону залізобетонної шпали на магістральних коліях України.

Об’єктом дослідження був зразок бетону зруйнований після трьох років експлуатації на магістральній колії Укрзалізниці.

Методика

В роботі застосовано макро- та мікроскопічні, фрактографічні та мікрорентгеноспектральні методи дослідження структури цементного каменю.

Результати

Дослідження мікроструктури зразків бетону зруйнованої залізобетонної шпали показали наявність різнозеренної структури компактних кристалів цементного каменя (рис.1). Бетон шпал вміщає багато пор середній розмір яких складає близько 1 мкм (рис. 1, а, б). Пори не колльматовані та мають схильність до поглинання води з оточуючого середовища - з ґрунту, баластного щебеню та насиченого вологою повітря.

Рис. 1. Мікроструктура цементного каменя в зруйнованому бетоні шпал, а - ×14400, б - ×28900.

Fig. 1. Microstructure of cement rock in destroyed concrete of sleepers, a - × 14400, b - × 28900.


Значна різнозеренність цементного каменя вказує на надмірну кількість води в бетонній суміші (рис.2).

Оцінка макроструктурних характеристик бетону показує, що руйнування бетону прискорено наявністю целюлозних волокон з деревини, які в структурі бетону виглядають як дерев’яні тріски діаметром до 3 мм (рис.3).

Рис. 2. Розмірні характеристики кристалів цементного каменя в зруйнованому бетоні шпал.

Fig. 2. Dimensional characteristics of cement stone crystals in ruined concrete of sleepers

Рис. 3. Волокна деревини в зруйнованому бетоні шпал

Fig. 3. Wood fibers in the destroyed concrete of sleepers



Близько пісочних часток спостерігаються нові фазові утворення, що мають структуру плескатих розтрісканих аморфно-кристалічних утворень, які містять підвищену концентрацію лужних металів та хлору (рис 4). Товщина шару продукту лужно-кремнієвокислої реакції навкруги пісочних часток дорівнює до 15 мкм (рис.6). Таким чином, завдяки структурним особливостям – наявності великої кількості пор та додаткового всмоктування вологи по дерев’яним волокнам, швидкість реакції з формуванням нової фази склала 5 мкм на рік.


Спектр

О

Na

Mg

Al

Si

S

Cl

K

Ca

Fe

Спектр 1

41.67

48.07

0.92

0.00

0.77

1.27

1.04

2.72

2.85

0.68

Спектр 2

34.50

29.97

0.00

0.00

2.09

0.00

1.81

5.69

25.95

0.00

Спектр 3

47.17

0.00

0.00

0.00

0.42

0.00

0.00

0.18

51.86

0.38

Спектр 4

45.26

0.35

0.00

0.15

0.41

0.00

0.00

0.21

53.63

0.00

Рис.4. Хімічний склад продуктів корозії цементного каменю

Fig. 4. Chemical composition of the corrosion products of cement rock

Надмірна водонасиченість бетонної суміші сприяє утворенню великих етрингітних кристалів, які містять підвищену кількість лужних елементів, магнію, алюмінію та сірки (рис. 5). Означені кристали структурно нестабільні та розкладаються або перетворюються в процесі експлуатації на фази, що мають інший об’ємний коефіцієнт. Особливо швидко ці перетворення здійснюються при надлишковій водонасиченості бетону та наявності в структурі атомів хлору [11].

Спектр

C

O

Na

Mg

Al

Si

S

Cl

K

Ca

Ti

Fe

Спектр 1

96.02









3.98



Спектр 2


51.33

0.21

6.24

5.91

13.14

0.44

0.00

4.83

8.33

1.35

8.21

Рис. 5. Хімічний склад волокон деревини і великих етрингітних кристалів в структурі зруйнованого бетону

Fig. 5. Chemical composition of wood fibers and large ettringite crystals in the structure of the destroyed concrete

Структурні перетворення нестабільних фаз та утворення продукту лужно-кремнієвокислої реакції сприяє виникненню значних внутрішніх напружень та розтріскуванню бетону по всьому об’єму залізобетонних виробів (рис.6).

Спектр

O

Na

Mg

Al

Si

S

Cl

Ca

Fe











Спектр 1

32.22




67.78

0.00

0.00



Спектр 2

40.43

0.00

0.00

4.44

20.66

0.00

0.79

27.01

6.67

Спектр 3

66.34

0.00

0.00

1.88

5.32

0.00

0.54

24.99

0.93

Спектр 4

61.78

0.00

0.00

2.96

12.46

1.32

0.00

20.07

1.42

Рис. 6. Хімічний склад продуктів корозії цементного каменя поблизу пісочних часток

Fig. 6. Chemical composition of corrosion products of cement rock near the sand particles

Наявність атомів хлору також провокують виведення зі складу цементних кристалогідратів комплексів (ОН)- по всьому об’єму цементного каменя бетону з утворенням вільної води в бетоні та вимиванню кальцію, що сприяє утворенню кальцієвого молочка, зниженню міцності та додатковому руйнуванню бетону.

Від відповідності характеристик цементу нормам стандарту ДСТУ Б.В 2.7-46:2010 [6] залежить структуроутворення цементного каменя, фізико-механічні характеристики та довговічність залізобетонних виробів. При підвищеній лужності цементу (відносний коефіцієнт лужності (Na2O + 0.658 K2O) більшій за 0,6 % (мас) [5]) в процесі гідратації та під час експлуатації залізобетонних підрейкових основ та інших інфраструктурних деталей та споруд відбувається реакція хімічної взаємодії луг цементу з кислими заповнювачами, які за стандартами не повинні місти більше ніж 50 ммоль/л діоксиду кремнію розчинного в лугах [5].

За державним стандартом [5] в портландцементі співвідношення за масою кальцій оксиду до силіцій діоксиду повинно становити не менше ніж 2,0, а масова частка магній оксиду не повинна перевищувати 5 %, вміст сірки у перерахунку на SO3 не повинен перевищувати 3,5 %, але бути більше ніж 1 % (мас.), глин не більше 1,2 % (мас.), вміст хлорид-іонів не повинен перевищувати 0,1 % (мас) [5]. Трикальцієвий алюмінат у складі цементу не повинен перевищувати 8 % за масою [6].

Вказані вище характеристики цементу не відповідають нормативним показникам лише в локальних областях поблизу пісочних часток в новій гелеподібній фазі, що формується, як продукт лужно-кремнієвокислої реакції.

Малий по відношенню до інших атомів діаметр іонів натрію та хлору дозволяє їм легко мігрувати в зону активної реакції, що відбувається в гелеподібній фазі навкруги пісочних часток. При чому іони хлору сприяють виведенню гідрат-іонів зі сформованих кристалогідратів цементного каменю в бетоні, який експлуатується, що додатково розріджує продукт лужно-кремнієвокислої реакції пришвидшує реакцію структурного перетворення цементного каменя.

Забрудненість крупних заповнювачів трісками деревини не відповідає діючим стандартам. А тому необхідно на кар’єрах постачальниках щебеню впроваджувати нові технології, що сприяють значному підвищенню чистоти розсіву, зменшенню енергоємності, матеріалоємності виробництва та витратам праці.

Нові технології пропонуються фірмою ПП «Логія». В якості просіваючих поверхонь фірма пропонує зносостійкі поверхні нового покоління з підвищеними динамічними характеристиками [10].

Для підвищення довговічності бетону пропонується впровадження у виробництво залізобетонних шпал гіперпластифікаторів полікарбоксилатного типу, виробництва ПП «Логія». Це дозволить економити 150 кг цементу на м3 бетону шпал, знизити водо-цементне співвідношення, значно знизити температуру термовологої обробки (до 30С), або виключити з виробничого циклу цю операцію, що сприятиме підвищенню щільності, міцності на стиск і вигін у 1,5 рази та довговічності бетону шпал.

Крім того, необхідно зауважити, що добавка українського виробництва у меншій мірі залежить від курсових стрибків іноземних валют і менша за ціну ніж іноземні аналоги. Вітчизняне виробництво може гнучко реагувати на потреби виробників залізобетону, які змінюються в залежності від нестабільних характеристик в’яжучих та заповнювачів.

Наукова новизна та практична значимість

В роботі виявлено швидкість корозійних процесів в бетоні шпал українського виробника. Показано вплив на швидкість корозії забрудненості крупних заповнювачів органічними речовинами, зокрема волокнами деревини. Показані характерні ознаки пришвидшення корозійних процесів в випадку надлишку води, луг і хлор-іонів в структурі цементного каменю.

Пропонований метод контролю якості бетону є неруйнівним і не потребує виведення з ладу щойно виготовлених залізобетонних шпал [9].

Для попередження передчасного руйнування залізобетонних шпал пропонується використовувати безпропарювальну технологію їх виробництва.

Технологія основана на застосуванні нових гіперпластифікаторів полікарбоксилатного типу ПЛКП виробництва ПП «Логія». Впровадження нової комплексної хімічної вітчизняної добавки ПЛКП дозволить економити 150 кг цементу на м3 бетону шпал, знизити водо-цементне співвідношення, значно знизити температуру термовологої обробки (до 30С), або виключити з виробничого циклу цю операцію, що сприятиме підвищенню щільності, міцності на стиск і вигін у 1,5 рази та довговічності бетону шпал.

Від виробників щебеню потрібно вимагати підвищення чистоти розсіву. Це можна досягнути застосуванням нової технології виготовлення просіваючих поверхонь виробництва ПП «Логія», які додатково дозволяють економити електричну енергію, матеріали, витрати праці більш ніж на 60 % [10].

Висновки

Проведені в роботі дослідження показали наявність в цементному камені поблизу пісочних часток підвищеної концентрації хлору та лужних металів, концентрації яких перевищують допустимі в діючих стандартах.

Різнозеренність кристалів цементного каменю вказує на надлишок води затворювання в бетонній суміші.

В структурі цементного каменя присутні волокна деревини, які за рахунок додаткового всмоктування вологи пришвидшують хімічні реакції в бетоні, що експлуатується.

Швидкість лужно-кремнієвокислої реакції в бетоні шпал складає 5 мкм в рік.

Наявність волокон деревини вказує на незадовільну чистоту розсіву заповнювачів бетону, зокрема щебеню.

Хлор-іони додатково пришвидшують реакції структурного перетворення цементного каменю. В структуру бетону з’єднання хлору можуть поступати в наслідок їх навмисного внесення для протидії заморожування дрібних заповнювачів, а також природньому вмісту цього елементу в структурі заповнювачів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

  1. Деякі аспекти технологічних прийомів виробництва та контролю експлуатаційного ресурсу залізобетонних шпал в Україні та світі / В. В. Рибкін, В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць [та ін.] // Залізн. трансп. України. – 2012. – № 3/4. –  С. 76–81.

  2. Дослідження експлуатаційної стійкості залізобетонних шпал та основні технологічні прийоми її покращення / В. В. Рибкін, В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць [та ін.] // Буд-во України. – 2011. – № 4. – С. 19–23.

  3. Дослідження фізико-хімічних властивостей дрібних заповнювачів для виробництва залізобетонних шпал / В. В. Рибкін, В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць [та ін.] // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2012. – Вип. 40 – С. 140–145.

  4. Дослідження фізико-хімічних характеристик крупних заповнювачів бетону для виробництва залізобетонних шпал / В. В. Рибкін, В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць [та ін.] // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2012. – Вип. 42. – С. 242–245.

  5. ДСТУ Б В.2.6-145:2010 (ГОСТ 31384:2008, NEQ). Захист бетонних і залізобетонних конструкцій від корозії. Загальні технічні вимоги. – Киів : Укрархбудінформ, 2010. – 56 с.

  6. ДСТУ Б В.2.7-46:2010. Будівельні матеріали. Цементи загальнобудівельного призначення. Технічні умови / Державний комітет з будівництва, архітектури та житлової політики України. – Киів : Вид-во стандартів, 2010. – 20 с.

  7. Европейский стандарт EN 1504. Материалы и системы для защиты и ремонта железобетонных конструкций [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://emaco26.ru/d/180619/d/evropeyskiy_standart_en_1504.pdf. – Назва з екрана. – Перевірено : 04.07.2016.

  8. Коваленко, В. В. Дослідження причин передчасного руйнування залізобетонних шпал на Знам’янській дистанції колії ПЧ 10 Одеської залізниці / В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць, П. О. Пшінько // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 6 (60). – С. 149–163. doi: 10.15802/stp2015/57100.

  9. Методика дослідження структуроутворення в бетонах та будівельних розчинах : свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір / О. М. Пшінько, В. В. Коваленко, Ю. Л. Заяць, С. В. Коваленко, П. О. Пшінько ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. – № 29586 ; заявл. 27.07.09. – 1 с.

  10. Пат. 97424 Україна, МПК В 07 В 1/12, В 07 В 1/46. Просіваюча поверхня грохота / Харченко В. А., Коваленко С. В., Коваленко В. В. – № 20100667 ; заявл. 31.05.10 ; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 3. – 5 с.

  11. Штарк, Й. Долговечность бетона / Й. Штарк, В. Бернд. – Киев : Оранта, 2004.– 301 с.

  12. Recent durability studies on concrete structure / S. W. Tang, Y. Yao, C. Andrade, Z. J. Li // Cement and Concrete Research Keynote. – 2015. – Vol. 78. – P. 143–154. doi: doi:10.1016/j.cemconres.2015.05.021.

  13. Scrivener, K. L. Advances in understanding hydration of Portland cement / K. L. Scrivener , P. Juilland, P. J. M. Monteiro // Cement and Concrete Research. – 2015. – Vol. 78. – P. 38–56. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.025.


В. В. КОВАЛЕНКО1*

1*Каф. «Безопасность жизнедеятельности», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта
имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (050) 489 07 72,
эл. почта kovalekovv@upp.diit.edu.ua, ORCID 0000-0002-1196-7730


ИССЛЕДОВАНИЕ преждевременноГО разрушениЯ

железобетонных шпал
НА МАГИСТРАЛЬНЫХ

ПУТЯХ ПАО «
УкрзализныцЯ»

Цель. В работе необходимо выявить причины преждевременного разрушения бетона шпал одного из украинских производителей. Методика. Примененные микроструктурный, фрактографический, микрорентгеноспектральный анализы позволили выявить причины ускоренных коррозионных процессов в бетоне. Результаты. В данной работе предметом исследования является цементный камень и структура бетона преждевременно разрушенной железобетонной шпалы. Очередное преждевременное разрушение железобетонной шпалы исследовалось по традиционной для Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна (ДНУЖТ) методике, запатентованной в 2009 году. Проведенные в работе исследования показали: 1) наличие в цементном камне вблизи песчаных частиц повышенной концентрации хлора и щелочных металлов, превышающих допустимые нормы за действующими стандартами; 2) разнозеренность кристаллов цементного камня указывает на избыток воды затворения в бетонной смеси; 3) наличие в структуре цементного камня волокон древесины, которые за счет дополнительного впитывания влаги ускоряют химические реакции в бетоне эксплуатируемых шпал; 4) скорость щелочно-кремниевокислой реакции в бетоне шпал составляет 5 мкм в год; 5) наличие волокон древесины указывает на неудовлетворительную чистоту рассева заполнителей, в частности щебня; 6) хлор-ионы дополнительно ускоряют реакции структурного преобразования цементного камня. Научная новизна. В работе выявлена скорость коррозионных процессов в бетоне шпал украинского производителя. Показано влияние на скорость коррозии загрязненности крупных заполнителей органическими веществами, в частности волокнами древесины. Показаны характерные признаки ускорения коррозионных процессов вследствие избытка воды и хлор-ионов в структуре цементного камня. Практическая значимость. Выявление характерных признаков преждевременного разрушения бетона подрельсовых оснований позволяет предупредить массовый выход из строя железнодорожных шпал, который негативно влияет на безопасность движения по железной дороге. Предложенная ДНУЖТ безпропарочная технология производства железобетонных шпал с применением отечественных поликарбоксилатных добавок к бетонам (в комплексе с применением для просеивания щебня просеивающих поверхностей нового поколения производства ЧП «Логия») даст возможность вывести украинских производителей железобетонных шпал на европейский уровень. Контроль микроструктурных характеристик во время производственного процесса позволит предупреждать массовые преждевременные разрушения бетона шпал и продавать продукцию украинских заводов железобетонных шпал европейским потребителям. При этом предлагаемый метод контроля качества бетона является неразрушающим и не требует вывода из строя только что изготовленных железобетонных шпал.

Ключевые слова: бетон; микроструктура цементного камня; железобетонные шпалы; преждевременное разрушение; морфология структурных составляющих; спектральный анализ

V. V. KOVALENKO1*

1*Dep. «Life Safety», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (050) 489 07 72, e-mail kovalekovv@upp.diit.edu.ua, ORCID 0000-0002-1196-7730

RESEARCH premature destruction of concrete sleepers

on the main
Lines OF PUBLIC Company «UZ»

Purpose. The study aims to identify the causes of premature destruction of concrete sleepers of one of Ukrainian producers. Methodology. Applied microstructural, fractographic, X-ray microanalysis revealed causes of transient corrosion processes in concrete. Findings. Subject of study in this work is a cement rock and concrete structure of prematurely shattered concrete sleepers. Another premature destruction of concrete sleepers was studied using the traditional method for Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan (DNURT) that was patented in 2009. The conducted research showed: 1) a cement rock near the sand particles of high concentration of chlorine and alkali metals exceeding permissible in existing standards; 2) different grained cement crystals indicates excess of water in the concrete mixture; 3) the presence in the cement rock structure of wood fibers, which are due to the additional moisture absorption accelerate chemical reactions in the operated concrete sleepers; 4) speed of alkaline-silicic-acidic reaction in concrete sleepers is 5 microns per year; 5) availability of wood fibers indicates unsatisfactory purity of aggregates screening, including crushed stone; 6) chlorine ions further accelerate structural transformation reaction of cement. Originality. The paper found the rate of corrosion processes in concrete sleepers of Ukrainian producer. The influence on the corrosion rate of contamination of large aggregates of organic substances, including wood fibers was shown in the article. There were presented characteristic signs of accelerating corrosion processes as a result of excess of water and chlorine ions in the structure of cement rock. Practical value. Identifying the typical signs of premature destruction of concrete under rail foundations prevents massive failure of railway sleepers, which affects negatively the railway traffic safety. The proposed by DNURT without steaming technology of concrete sleepers production using domestic polycarboxylate concrete additives in combination with the use for screening of gravel the screening surface of new generation produced by PE "Logiya", will bring concrete sleepers of Ukrainian producers on the European level. Control of microstructural characteristics during the production process will prevent the mass premature destruction of concrete sleepers and sell products of Ukrainian concrete sleeper production plants to the European consumers. At this the proposed method of quality control of concrete is non-destructive and does not require disabling the newly made concrete sleepers.

Keywords: concrete; microstructure of cement rock; concrete sleepers; premature destruction; structural components morphology; spectral analysis

REFERENCES

  1. V.V. Rybkin, Kovalenko V.V., Yu. L. Zaiats, Pshinko P.O., Kovalenko S.V., Yakovliev V.O. Deiaki aspekty tekhnolohichnykh pryiomiv vyrobnytstva ta kontroliu ekspluatatsiinoho resursu zalizobetonnykh shpal v Ukraini ta sviti [Some aspects of technological methods of production and control of operational lifetime of concrete sleepers in Ukraine and abroad]. Zaliznychnyi transport Ukrainy – Railway Transport of Ukraine, 2012, no. 3/4, pp. 76-81.

  2. Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Kovalenko S.V., Yakovliev V.O. Doslidzhennia ekspluatatsiinoi stiikosti zalizobetonnykh shpal ta osnovni tekhnolohichni pryiomy yii pokrashchennia [Research of the operational stability of the concrete sleepers and basic technological methods of its improvement]. Budivnytstvo UkrainyConstruction in Ukraine, 2011, no. 4, pp. 19-23.

  3. Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Lysniak V.P., Yaryshkina L.O., Vasylieva S.V. Doslidzhennia fizyko-khimichnykh vlastyvostei dribnykh zapovniuvachiv dlia vyrobnytstva zali-zobetonnykh shpal [Research of physical and chemical properties of small fillers for producrion of ferro-concrete sleepers]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University named after Academician V. Lazaryan], 2012, vol. 40, pp. 140-145.

  4. Rybkin V.V., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O., Lysniak V.P., Yaryshkina L.O., Vasylieva S.V., Kovalenko S.V. Doslidzhennia fizyko-khimichnykh kharakterystyk krupnykh zapovniuvachiv betonu dlia vyrobny-tstva zalizobetonnykh shpal [Research of physical and chemical characteristics of large fillers for production of ferro-concrete sleepers]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 42, pp. 242-245.

  5. DSTU B V.2.6-145:2010 (HOST 31384:2008, NEQ) Zakhyst betonnykh i zalizobetonnykh konstruktsii vid korozii. Zahalni tekhnichni vymohy [State Standard B V.2.6-145:2010 (State Standard 31384:2008, NEQ) Protection of concrete and reinforced concrete structures from corrosion. General specifications]. Kyiv, Ukrarkhbudinform Publ., 2010. 56 p.

  6. DSTU B V.2.7-46:2010 Budivelni materialy. Tsementy zahalnobudivelnoho pryznachennia. Tekhnichni umovy. Derzhavnyi komitet z budivnytstva, arkhitektury ta zhytlovoi polityky Ukrainy [State Standard B V.2.7-46:2010. Building materials. Cements for general purposes. Specifications. State Committee for Construction, Architecture and Housing Policy of Ukraine]. Kyiv, Vydavnytstvo standartiv Publ., 2010. 20 p.

  7. Yevropeiskyi standart EN 1504 Materialy i systemy dlia remontu i zakhystu betonnykh konstruktsii (European Standard EN 1504 Materials and systems for the protection and repair of concrete structures). Availble at: http://emaco26.ru/d/180619/d/evropeyskiy_standart_en_1504.pdf (Accessed 04 July 16).

  8. Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Pshinko P.O. Doslidzhennia prychyn peredchasnoho ruinuvannia zalizobetonnykh shpal na Znamianskii dystantsii kolii PCh 10 Odeskoi zaliznytsi [The causes study of the premature destruction of the concrete sleepers on the Znamenka track of the IF10 of the Odessa railway]. Nauka ta prohres transportuScience and Transport Progress, 2015, no. 6 (60), pp. 149-163. doi: 10.15802/stp2015/57100.

  9. Pshinko O.M., Kovalenko V.V., Zaiats Yu.L., Kovalenko S.V., Pshinko P.O. Metodyka doslidzhennia strukturoutvorennia v betonakh ta budivelnykh rozchynakh. Svidotstvo DNUZT pro reiestratsiiu avtorskoho prava na tvir № 29586. 27.07.2009 [Research Methodology of structure formation in concretes and mortars. No. 29586. 27.07.2009]. 1 p.

  10. Kharchenko V.A., Kovalenko S.V., Kovalenko V.V. Prosivaiucha poverkhnia hrokhota [Screening surface of separation screen]. Patent UA, no. 20100667, 2012.

  11. Shtark Y., Bernd V. Dolgovechnost betona [Concrete durability]. Kyiv, Oranta Publ., 2004. 301 p.

  12. Tang S.W., Yao Y., Andrade C., Li Z.J. Recent durability studies on concrete structure. Cement and Concrete Research Keynote, 2015, vol. 78, pp. 143-154. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.021.

  13. Scrivener K.L., Juilland P., Monteiro P.J.M. Advances in understanding hydration of Portland cement. Cement and Concrete Research, 2015, vol. 78, pp. 38-56. doi: 10.1016/j.cemconres.2015.05.025.



Стаття рекомендована до публікації д.т.н., проф. М. І. Нетесою (Україна); д.т.н., проф. М. В. Савицьким (Україна)




Надійшла до редколегії: 21.03.2016

Прийнята до друку: 04.07.2016













© В. В. Коваленко, 2016