RESEARCH PREMATURE DESTRUCTION OF CONCRETE SLEEPERS ON THE MAIN LINES OF PUBLIC COMPANY «UZ»

V. V. Kovalenko

Abstract


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


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.

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 Ukrainy – Construction in Ukraine, 2011, no. 4, pp. 19-23.

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 zalizobetonnykh 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.

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.

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.

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.

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).

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 transportu – Science and Transport Progress, 2015, no. 6 (60), pp. 149-163. doi: 10.15802/stp2015/57100

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. Copyright Registration Certificate. No. 29586. 27.07.2009]. 1 p.

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

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

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.

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.


GOST Style Citations


  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.cem-conres.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.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2016/77921

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)