رفتار مونوتونيك - پساسيكلي سرباره‌هاي فولاد اصلاح شده با ژئوگريد و خرده لاستيك به عنوان بالاست و زيربالاست خطوط راه‌ آهن

Post-Cyclic Monotonic Behavior of Steel Slags Materials Modified By Geogrid and Tire Chips As Railway Ballast and Sub Ballast

اين مقاله رفتار مونوتونيك-پساسيكلي سرباره ­هاي فولاد و اصلاح شده با ژئوگريد و خرده-لاستيك به عنوان بالاست و زيربالاست خطوط راه آهن و مقايسه آنها با بالاست آهكي را ارائه مي‌دهد. نتايج شامل تنش تفاضلي حداكثر، مدول سكانتي و مدول باربرداري-بارگذاري مجدد ، زاويه اصطكاك و شكست دانه مي‌باشد. مقادير زاويه اصطكاك نمونه ­هاي بالاست، زيربالاست و بالاست/زيربالاست سرباره‌اي مشابه مصالح معمول است. وجود لايه‌هاي ژئوگريد در بالاست سبب افزايش جزئي زاويه اصطكاك و ضريب پواسن مي‌شود. وجود زيربالاست سرباره اي،مقدار فاكتور شكست بالاست، حداقل 2 برابر مي‌كند. بر اساس شاخص كثيفي و شكست لايه ­هاي بالاست سرباره‌اي تحت بارگذاري مونوتونيك-پساسيكلي نسبتاً تميز مي‌باشد. غرقاب شدن سبب افزايش شكست دانه ­ها و كاهش مي شود. با توجه كاهش شديد مقادير مدول مخلوط با خرده لاستيك بالاست، عليرغم تاثير در كاهش شكست دانه ­ها، استفاده از خرده لاستيك توصيه نمي‌شود. براساس نتايج مي توان از مصالح سرباره به عنوان بالاست و زيربالاست به جاي مصالح متداول استفاده كرد.

This paper presents post-cyclic-monotonic behavior of BOF and EAF steel slags as ballast and subballast layers with and without geogrid or tire chips, and comparing their behavior with limestone material. Tests were carried out by the large scale triaxial equipment. The confining pressures are chosen with respect to the stress levels in typical rail road track. The tested specimens were prepared by maximum dry density. The used square shape geogrid has aperture sizes of 25*30.5 mm and the depth of placement about 5cm above and middle of subballast. Size of tire chips was 12.7-25 mm and mixed 7% by weight, only in ballast layer. Maximum deviatoric stress, secant modulus, unloading-reloading modulus, friction angle and particle breakage are investigated. Results indicated that performing cyclic loading on ballast layer before the post cyclic-monotonic tests decreases the axial strain corresponding to maximum deviatoric stress. Post-cyclic-monotonic friction angle of ballast and subballast with and without geogrid ranges from 57-65°. The friction angles of the steel slag of ballast, subballast and ballast/subballast specimens are similar to traditional ballast materials. The values of and decrease as moisture of specimen increases. Average poison ratio for mention layers is about 0.3. Marsal breakage index (Bg) of the single layered steel slag ballast is almost two times of the limestone ballast. Presence of steel slag subballast increases Bg of the steel slag ballast to about 2 times. According to fouling and breakage indexes of steel slag ballast under post cyclicmonotonic loading is relative clean. Saturation of ballast specimen causes increase of particle breakage, therefore the drainage of ballast materials is necessary. Usage of tire chips is not recommended in ballast due to high rate of decreasing of modulus and friction angle. Results indicated that the steel slag particle may be used as natural aggregate in ballast and subballast layers.