Введение
Пенополистирольные плиты – это материалы, которые широко используются в строительстве и ремонте для создания теплоизоляции и увеличения прочности конструкций. Несмотря на их популярность, они не без недостатков. В данной статье мы рассмотрим основные недостатки содержания пенополистирольных плит, которые могут повлиять на их эффективность и безопасность использования.
Основная часть
В связи с транзитом через Красноярскую железную дорогу грузовых потоков из Юго-Восточной Азии в Европу рост интенсивности движения потребовал напряжения от всех железнодорожных служб, особенно от службы пути. На Транссибирском направлении (главном направлении дороги) эксплуатируется 9289 км главных путей, из которых 3100 км (33,3%) расположены, вследствие географического положения, на территории Красноярской железной дороги на глинистых сильно пучинистых обводненных грунтах. Увеличение скорости движения пассажирских поездов до 140 км/ч на Транссибирской магистрали потребовало и качественно нового подхода к технологиям усиленного капитального ремонта пути. Переход со звеньевого пути на бесстыковой, применение усиленного капитального ремонта, при котором асбестовый балласт заменялся на щебеночный, а в качестве разделительного слоя используются новые синтетические материалы. Это прежде всего укладка разделительного слоя из геотекстиля и противопучинной теплоизоляции из плит экструдированного пенополистирола [1].
На Красноярской железной дороге было отремонтировано с укладкой плит пенополистирола более 820 км пути. Исследования НИИЖТ установили, что при существующей грузонапрженности – более 100 млн. т. брутто в год, скорость грузового потока снижается на 16% при усилении подшпального основания только геотекстилем, так как в этом случае не ликвидируется пучение пути, а это влечет за собой необходимость введения ограничения скорости движения поездов на участках деформации пути. При усилении же экструдированным пенополистиролом снижение скоростей движения не отмечается. Выполненные НИИЖТ расчеты экономической эффективности применения экструдированного пенополистирола показали, что экономия достигается за счет снижения затрат на текущее содержание пути и сокращения потерь связанных с ограничением скоростей поездов по длительным предупреждениям, выдаваемым по состоянию пути при наличии деформаций.
Однако, несмотря на эти преимущества, пенополистирольные плиты имеют и некоторые недостатки, особенно при использовании на железнодорожных путях. Один из основных недостатков пенополистирольных плит на железной дороге - их низкая прочность. ППС является хрупким материалом, который не выдерживает больших нагрузок. При проезде поездов, особенно тяжелых грузовых составов, пенополистирольные плиты могут легко разрушаться или деформироваться. Это может привести к повреждению пути и созданию опасных условий для движения поездов. Еще одним недостатком пенополистирольных плит является их низкая устойчивость к воздействию влаги. Пенопласт впитывает влагу, что может привести к его разрушению и потере своих изоляционных свойств.
Работники по ремонту и текущему содержанию железнодорожного пути отмечают ряд недостатков использования пенополистирольных плит:
Рис. 1. Проблема механического воздействия
- В счет мягкости материала, камни балласта образовывают вмятины на нижней поверхности плит, что также отрицательно сказывается на его свойствах, а также способно привести к образованию трещин и вследствие непригодности материала справляться с его задачей (рис. 1).
- Термостойкость постепенно снижается со временем, это обусловлено диффузией в порах, механическому повреждению плит и впитыванию влаги.
- Без надлежащей защиты открытый ультрафиолету пенополистирол подвергается интенсивной термоокислительной деструкции разлагаясь в основном до высокотоксичного стирола, сильнейшим образом отравляя окружающую среду и людей.
- Мягкость материала привлекает многих вредителей, которые легко прокладывают в нем норы и ходы. Для защиты от них необходимо применять специальные средства и методы.
- Значения коэффициентов теплопроводности пенополистирола за 7–10 лет эксплуатации конструкций возрастают в 2–3 раза. Это, как правило, связано с нарушением технологического регламента при производстве строительных работ [2].
- Качество пенополистирольных теплоизоляционных плит нестабильно, потому что фабричные материалы нужно хранить определенный период времени, прежде чем их можно будет использовать. Если же этот момент будет упущен, то это приведет к усадке пены и растрескиванию плиты.
- Плиты из пенополистирола имеют низкую несущую способность.
- Пенополистирольные плиты являются проблематичными при утилизации. Пенопласт не является биологически-разлагаемым материалом и может оставаться в окружающей среде на протяжении длительного времени. Это создает проблемы с экологической устойчивостью и утилизацией отходов [3].
- Машина DUOMATIC при выправке железнодорожных путей, уплотнении балласта под шпалами и у торцов шпал пробивает пенополистирольные плиты.
- Пенополистирольные плиты могут воспринимать только вертикальные нагрузки.
- Проблемные партии (производственный брак).
Рис. 2. Деградация за короткий срок службы вследствие брака на производстве плит ППС
Вывод
Несмотря на то, что пенополистирольные плиты широко используются и имеют определенные преимущества, они также имеют критические недостатки, что приводит к необходимости разработки или поиска материал, способного обеспечить необходимые свойства исключая критические недостатки. Необходимо принимать во внимание все аспекты при выборе материала для укладки пути, чтобы обеспечить безопасность и долговечность инфраструктуры железнодорожного транспорта. По нашему мнению, из уже существующих материалов, заменой пенополистирольных плит может служить пеностекло. Это пористый материал из вспененного стекла, который обеспечивает теплоизоляцию и водонепроницаемость. Его высокая прочность на сжатие противостоит пучению. Использование данного материала может помочь преодолеть недостатки пенополистирольных плит и обеспечить более надежное функционирование железнодорожных путей в будущем, однако и он не лишён недостатков в виде большой стоимости, большего веса, также слабой ударной прочности. Также стоит учесть, что в данный момент ведется разработка композитного материала, удовлетворяющего всем требованиям теплоизолятора на основе золошлаковывых отходов [4, с. 135-145], который способен стать отличной заменой плитам пенополистирола, исключающей ряд недостатков.
