بررسي آزمايشگاه رفتار ديناميكي تركيب بالاست سنگي و سرباره‌اي

كارشناسي ارشد

جايگزيني بالاست سنگي به‌وسيله بالاست سرباره‌اي يكي از موضوعاتي است كه به دليل مسائل زيست‌محيطي و حفاظت از منابع سنگي، و از طرفي با توجه به حجم قابل‌ملاحظه توليد و دپوي سرباره فولاد و نياز به بازيافت اين محصول در سال‌هاي اخير اهميت زيادي پيداكرده است. به‌منظور بررسي مشخصات فيزيكي و مكانيكي بالاست سرباره‌اي پژوهش‌هاي متعددي انجام‌شده و نتايج نشان مي‌دهد كه بالاست سرباره‌اي تمامي الزامات آيين‌نامه‌اي را ارضاء كرده و منعي براي استفاده در خطوط بالاستي ندارد. يك موضوع كه در خطوط با بالاست سرباره‌اي بايد موردتوجه قرار گيرد اين است كه به دليل محدود بودن منابع سرباره، در عمليات سرند بالاست بالاجبار مصالح سنگي با مصالح سرباره‌اي تركيب خواهند شد و شناسايي خصوصيات فيزيكي و مكانيكي اين تركيب حائز اهميت است. در اين پايان‌نامه به‌منظور بررسي رفتار ديناميكي تركيب بالاست سنگي و سرباره‌اي، ابتدا با استفاده از تجهيزات پراش اشعه ايكس (XRD و XRF ) خصوصيات مصالح مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت، سپس با تعريف پنج تركيب به‌صورت 0، 25، 50، 75 و 100 درصد ميزان استفاده از سرباره در نمونه‌هاي بالاست، با انجام آزمايش‌هاي لس‌آنجلس و ميكرودوال، سايش خشك و مرطوب نمونه‌ها بررسي شد. و در آخر با انجام آزمايش جعبه بالاست و محاسبه زوال بالاست، سختي و نسبت ميرايي براي هريك از نمونه‌ها پس از اعمال صد هزار سيكل بارگذاري، رفتار مصالح سنگي و سرباره‌اي به‌تنهايي و در تركيب باهم تحت بار سيكليك مورد ارزيابي قرارگرفته است. با انجام آزمايش XRF مشخص شد كه عناصر اصلي تشكيل‌دهنده بالاست سرباره‌اي، شامل اكسيد آهن ، اكسيد كلسيم و سيليسيوم دي اكسيد بوده و مهم‌ترين عناصر براي بالاست شهريار سيليسيوم دي اكسيد و اكسيد آلومينيوم مي‌باشد. با توجه به نتايج حاصل آزمايش سايش لس‌آنجلس، ميزان سايش خشك براي مصالح سرباره‌اي (SB100٪)، 91/23 درصد و براي مصالح سنگي (SB0٪)، 38/19درصد بوده و با افزايش درصد سرباره، ميزان سايش براي نمونه‌هاي SB25٪، SB50٪ و SB75٪ به ترتيب 45/20، 06/22 و 12/23 درصد ميباشد. همچنين با توجه به نتايج آزمايش سايش ميكرودوال، ميزان سايش مرطوب براي نمونه SB100٪، 3/9 و براي نمونه SB0٪، 4/13 درصد بوده و همچنين ميزان سايش براي نمونه‌هاي SB25٪، SB50٪ و SB75٪ به ترتيب 8/12، 75/11 و 03/10 درصد بدست آمده است. نتايج حاصل آزمايش جعبه‌بالاست نشان مي‌دهد كه مقدار نشست ماندگار براي بالاست سرباره‌اي 33 درصد كمتر از بالاست سنگي مي‌باشد. ميزان خردشدگي بالاست سرباره‌اي بيشتر از بالاست سنگي بوده و شاخص شكست براي بالاست سرباره‌اي 1381/0 و براي بالاست سنگي 0558/0 به‌دست‌آمده است. با رسم حلقه هيسترزيس مقدار سختي و ميرايي براي هر يك از نمونه‌ها محاسبه گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از سرباره باعث افزايش سختي لايه بالاست مي‌شود. ميزان افزايش سختي براي نمونه‌هاي SB25٪، SB50٪، SB75٪ و SB100٪ به ترتيب 3، 15، 31 و 35 درصد نسبت به نمونه SB0٪ بوده است. همچنين با افزايش درصد سرباره فولاد در نمونه، مقدار ضريب ميرايي افزايش پيدا مي‌كند به‌طوري‌كه ضريب ميرايي براي نمونه‌هاي SB25٪، SB50٪، SB75٪ و SB100٪به ترتيب 6، 18، 51 و 76 درصد نسبت به نمونه SB0٪ افزايش داشته است. درنهايت با بررسي نتايج به‌دست‌آمده نمونه با 75درصد سرباره فولاد و 25درصد بالاست سنگي به‌عنوان تركيب بهينه پيشنهادشده است.

210214

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي راه‌آهن- خطوط راه‌آهن

مرتضي اسماعيلي - سعيدرضا مساح