КОМПОЗИТОБЕТОННАЯ СТОЙКА ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно к конструкциям железобетонных стоек для опор контактной сети электрифицированных железных дорог, линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений связи и других подобных сооружений, эксплуатируемых на открытом воздухе в различных климатических условиях, а также в условиях с повышенным содержанием агрессивных к железобетону веществ, преимущественно, без применения вторичных методов защиты от коррозии.
Стойки предназначены для применения в качестве промежуточных, переходных и анкерных опор контактной сети для участков постоянного и переменного тока, а также для опор жестких поперечин.
Из уровня техники известен патент на полезную модель по свидетельству №168411 от 02.02.2017 г «Опора, включающая железобетонный фундамент и расположенную на нем стойку». Опора, состоит из стойки, изготовленной из железобетона, фибробетона или стали, установленной на железобетонном фундаменте.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель по свидетельству №169486 о 21.03.2017 «АРМОБЕТОННАЯ СТОЙКА ОПОРЫ КОНТАКТНОЙ СЕТИ».
В армобетонной стойке опоры контактной сети продольная композитная арматура предварительно преднапряжена, в качестве материала композитной арматуры использованы базальпластик или стеклопластик. При этом поверх преднапряженной продольной композитной арматуры смонтирована поперечная спиральная ненапрягаемая композитная арматура.
Недостатком данной конструкции является ее недостаточная долговечность стоек опор контактной сети ввиду того, что базальтовое волокно подвергается коррозии в щелочной среде портландцементного бетона, используемого в качестве основы.
Технической проблемой является создание композитобетонных стоек опор контактной сети, применяемых в различных климатических условиях, в условиях с повышенным содержанием агрессивных веществ, преимущественно без применения вторичных методов защиты от коррозии, обладающих высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью, химической стойкостью к микроорганизмам, щелочным и кислым средам.
Техническим результатом является повышение долговечности композитобетонных стоек опор контактной сети в широком диапазоне условий эксплуатации.
Проблема решается и технический результат достигается за счет того, что композитобетонная стойка опоры контактной сети электрифицированных железных дорог выполнена из фибробетона с повышенными характеристиками долговечности и содержит композитную продольную стержневую напрягаемую и ненапрягаемую арматуру, поперечная арматура выполнена в виде спиральной ненапрягаемой композитной арматурой. Материал поперечной и продольной арматура представляет собой базальтопластик.
В качестве бетона использован фибробетон с минеральными добавками, модифицированный фуллеренами.
Поперечная стержневая и продольная спиральная арматура снабжены фиксаторами в виде монтажных колец, выполненных также из базальтопластика.
Стержни напрягаемой арматуры в трех точках связаны с монтажным кольцом, ненапрягаемая продольная арматура привязана к монтажным кольцам в каждом пересечении с ними, а спираль поперечной ненапрягаемой композитной арматуры привязана в верхней и нижней частям стойки, а также в местах расположения монтажных колец в каждом третьем пересечении с напрягаемой арматурой.
Применяют оптимальный состав фибробетона, который отличается содержанием комплекса эффективных активных минеральных добавок, блокирующих агрессивные компоненты цементного камня, повышает коррозионную стойкость базальтопластика и фибробетона в целом.
Для обеспечения защитного слоя при укладке композитной арматуры (армирующего каркаса) в бетоне используются всевозможные фиксаторы, например монтажные кольца. Фиксаторы обеспечивают заданный защитный слой между армирующим каркасом и бетонной основой. Фиксаторы позволяют исключить контакт арматуры с окружающей средой, что является залогом долгой эксплуатации конструкции.
Фиксаторы для композиционной арматуры изготовлены также из базальтопластика, который имеет высокую стойкость к агрессивной окружающей среде и резким перепадам температуры.
В качестве матрицы для создания композитобетонной стойки применяется фибробетон класса прочности В40. В качестве фибры применяют базальтовую фибру. В качестве вяжущего применяют портландцемент, а добавки для бетона должны удовлетворять требованиям ГОСТ 24211
Добавки могут быть органическими или неорганическими веществами, вводимыми в бетонные смеси в процессе их приготовления с целью направленного регулирования их технологических свойств и/или строительно-технических свойств бетонов и растворов, и/или придания им новых свойств.
Очевидными преимуществами бетонов, модифицированных углеродным наноматериалом, являются значительное увеличение прочности на сжатие и изгиб, увеличение морозостойкости и водонепроницаемости за счет уплотнения структуры бетонов. При введении в смесь наноразмерные частицы играют роль зародышей структурообразования, наноармирующего элемента, центров зонирования новообразований в матрице модифицированной фибробетонной смеси, направленное на улучшение физико-механических свойств за счет компонентов, упрочняющих структуру фибробетона на микро- и наноуровнях. (Кандидат технических наук Алаторцева Ульяна Владимировна, автореферат диссертации Конструкционные сталефибробетоны, модифицированные комплексными углеродными микро- и наноразмерными добавками)
В качестве материала основы может быть использована ФИБРОБЕТОННАЯ СМЕСЬ для получения фибробетона по патенту РФ 2386599.
Ниже в табл. 1 приведены характеристики базальтопластиковой арматуры ROCKBAR, использованной для изготовления поперечной и продольной арматуры, а также фиксаторов (монтажных колец).
На чертежах фиг 1 и 2 представлено схематическое изображение разработанной полезной модели в разрезе.
На фиг.1 представлена композитобетонная стойка опоры контактной сети, где 1 - бетонный фундамент, 2 - продольная стержневая арматура стойки, 3 - поперечная спиральная арматура стойки, 4 - основа стойки (фибробетон с минеральными добавками), 5 - отверстия под закладные детали.
На фиг.2 представлен фрагмент композитобетонной стойки, где 3 - поперечная спиральная арматура, 4 - основа стойки, 5 - отверстия под закладные детали.
На фиг.3 представлен пример монтажного кольца 6, установленного на стержневую арматуру 2.
Композитобетонные стойки опор контактной сети успешно прошли испытания на прочность, жесткость и трещиностойкость, результаты удовлетворяют следующим требованиям:
а) разрушение стойки произошло при нагрузке, более или равной контрольной нагрузке по проверке прочности (1,6 × Рк);
б) прогиб стойки на УКП не превысил более чем на 10% контрольный прогиб при нагрузке, равной контрольной нагрузке по проверке жесткости (1,0 × Рк);
в) обнаружение появления первых поперечных трещин при нагрузке, более или равной контрольной нагрузке по проверке трещиностойкости (1,0 × Рк).
Таким образом, долговечность разработанных композитобетонных стоек обеспечивается за счет использования базальтопластиковой арматуры и фибробетона с повышенными характеристиками долговечности, как следствие, отсутствие электрокоррозии;
Стойки опор обладают термостойкостью, высоким модулем упругости, отсутствием усадочных трещин, химической стойкостью к микроорганизмам, щелочным и кислым средам, высокой водонепроницаемостью и морозостойкостью, вибрационной стойкостью.