Problémát jelentett ezen túlmenően, hogy a rétegrendben legalul elhelyezkedő extrudált polisztirol (XSP) réteg jelentősen deformálódott a dinamikus erőhatások miatt. Ezt a réteget, ha egy végtelenül merevnek tekinthető anyaggal kicseréljük, feltételezhetően jobb eredményeket kaphatunk. (Természetesen ideális a szemcsés kiegészítő réteg alkalmazása lenne.)
A 14. és 15. ábrán láthatók a három- és az egylépcsős vizsgálat terhelési görbéi. Megjegyezzük, hogy az összenyomódás-értékekben a zúzottkő minták alá elhelyezett egyrétegnyi 1200 g/m2-es geotextília összenyomódása is megjelenik, így a grafikonok meredekségéből számítható összenyomódási modulus nem kizárólag a zúzottkő mintára vonatkozik.

A terhelési görbéken látható, hogy a görbék nem egyenletesen érik el a maxi­mális erőértéket, hanem bizonyos helyeken ugrásszerűen „lefelé mozognak”. Ezeken a helyeken az ágyazati szemcsék elmozdulnak, „helyezkednek” és/vagy eltörnek (darabok törnek le). A terhelés növekedésével és a törések bekövetkezésével a görbe egyre meredekebbé válik.
A 16. és 17. ábrán szerepelnek azok a diagramok, melyek a kőzetminták degradációját (ahogy korábban említettük, a kopás figyelmen kívül hagyható) mutatják meg a törőgépes terhelés során. A 16. ábrán láthatók a minták teljesen letört tömegszázalékos arányai (por állagú és letört szemcsedarabok), a 17. ábrán pedig a kőzetminták soronkénti törési arányát szemléltetjük.
Az eredmények jól mutatják, hogy a minták esetében a legtöbb letört szemcsedarab a legalsó sor feletti 2. és 3. sorban jelenik meg (azaz a halmaz alsó és középső része törik leginkább). Ezek feltételezhetően függnek a minta magasságától és szélességétől, a csőbe helyezett kövek számától, alakjától és éles sarkaik számától. A részletes vizsgálatokat, valamint az ezekből levonható következtetéseket a jövőbeni kutatásunkban tudjuk elvégezni, illetve megfogalmazni.
A kapott eredmények alapján megállapítható, hogy egyik mintában sem jelentkezik a terhelések után 4%-nál nagyobb mértékű letört-aprózódott szemcsearány, tömegszázalékban értve.

A teszt során azt tapasztaltuk, hogy a KPE-csőben a kőzetszemcsék jelentősen elmozdultak (főleg a halmaz tetején). Ennek egyik oka, hogy a szemcséket csak kézzel helyeztük el a csőben, külön tömörítés nem történt. A szemcsék mozgásának részletes elemzése szintén távlati célunk.

Gyakorlati szempont és távlati cél

Legfontosabb célunk, hogy a jelenleg alkalmazott vasúti zúzottkő ágyazat aprózódásra vonatkozó szabályozást kiegészítsük új mérési módszerekkel. Mivel az eredeti szabványosított eljárások ugyan tökéletesen alkalmasak a kőzetek mechanikai és kőzetfizikai tulajdonságainak megismerésére, de sajnos nem a valóságban előforduló hatások figyelembevételével történik az igénybevétel. Távlati célunk, hogy a kifejlesztett és új módszeren alapuló laboratóriumi vizsgálat alapul szolgáljon egy jövőbeli utasításhoz, szabványhoz.

Következtetések, jövőbeli kitekintés

Célunk még, hogy az újonnan kifejlesztett laboratóriumi vizsgálati módszer időigényét csökkenteni lehessen. A kutatásunkban ötvöztük az egyirányú (egytengelyű) nyomóvizsgálatot CT röntgen­be­rendezéses mérés és a gyári szoftveres háttere segítségével végzett háromdimenziós képfeldolgozással (3D-s alakfelvételek). A mérési módszer bizonyíthatóan alkalmas erre a feladatra, a mért adatok (3D-s modellek) értékelését kell még megfelelő módon kidolgozni.
A fentiek mellett vasúti pályás méréseket tervezünk a magyarországi vasútvonalakon, ahol a zúzottkövek valóságban tapasztalható aprózódását lehetne figyelemmel kísérni. Ezzel kapcsolatos konkrét kezdési időpont jelen állás szerint még nem áll rendelkezésünkre.
A laboratóriumi vizsgálatok során minden esetben idealizált körülmények között dolgoztunk. Például ez is az egyik oka annak, hogy a korábbi vizsgálati ciklusban a várható aprózódástól jelentősen eltérő mérési eredményeket kaptunk (a számított rostálási ciklusidők nagyban eltértek a valóságban, a mérnöki gyakorlatban alkalmazottól, megszokottól és a várható nagyságrendtől). Ehhez azt is meg kell említeni, hogy kizárólag egyféle terhelést, igénybevételt alkalmaztunk a kövek dinamikus fárasztóberendezéssel előidézett aprózódásának vizsgálata során. (A KPE-csöves méréseknél a közeljövőben szintén tervezünk dinamikus terheléses vizsgálatot az eddig elvégzett statikus nyomóvizsgálatok mellett.) A kövek nagymértékű törését, aprózódását az FKG gépláncok szabályozógépein lévő aláverő kalapácsok okozzák, így a jövőben elkerülhetetlen lesz, hogy ezt a hatást is figyelembe vegyük a vizsgálatainknál. Ugyanúgy nem szabad figyelmen kívül hagyni a friss, új kövek rakodásakor, szállításakor kialakuló degradációs folyamatokat sem, ami szintén fontos tényező lehet a komplex értékeléskor.
Azt is megjegyezzük, hogy a modern ágyazatrostálási technológiában elérhető recycling (jelen esetben értsd: újratört, pattintott) zúzottkövek aprózódással-töréssel szembeni ellenállása, üzem közbeni viselkedése várhatóan jobb, mint a bányából származó, új állapotú zúzottköveké. Ezt azzal lehet magyarázni, hogy az új kövekben még a gyártáskor elvégzett törés után is kialakulhatnak, bent maradhatnak felszín-felület közeli mikrorepedések, amelyek néhány hónap-év vasúti forgalmi terhelését követően kifuthatnak a kövek felszínére, így kisebb-nagyobb darabok törhetnek le a kövekről. Az ágyazatrostálás során bekövetkező zúzottkőszemcsék törésekor – bár a halmaz szemeloszlása már nem az eredeti, valamint a szemalakok sem a kezdetiek – szívósabb, aprózódásnak-törésnek jobban ellenálló ágyazati szemcsehalmaz alakítható ki. Természetesen ennek a sejtésnek a bizonyítása is jövőbeli kutatási feladat lehet.
A jövőben 3D-s diszkrét elemes szimulációkat (DEM) is tervezünk, amit a Sínek Világa későbbi számában szándékozunk részletesen ismertetni. A DEM-es modellünket speciálisan erre a célra elvégzett laboratóriumi vizsgálatainkkal összhangban alkotjuk meg.
Egy további tervként megemlíthetjük, hogy lehetőség van ugyanabból a bányából származó KZ, NZ termékek mérésére is, amelyeknél a kőzetmechanikai tulajdonság megegyezik (közel megegyezik) az eddig mért vasúti zúzottkövekkel, a szemcseméret és a szemeloszlás természetesen ilyen módon eltérő (pl. KZ 4/8 vagy NZ 4/8). Ez a szemcseméret alkalmas lehet például a KPE-csőben vagy nagyobb dobozban/ládában történő nagyobb szemcseszámú minták mozgásainak mérésére, CT röntgenberendezés segítségével. Itt akár egy lekicsinyített méretű zúzottköves vasúti pálya is modellezhető lenne laboratóriumi körülmények esetén. Ezzel kapcsolatos kezdeti méréseink már vannak.

Köszönetnyilvánítás

A cikk az EFOP 3.6.1-16-2017-00017 azonosító számú, „Oktatói, kutatói és hallgatói utánpótlás megteremtése, a tudás és technológiai transzfer fejlesztése” című projekt támogatásával készült.