Az előző részben ismertetett kutatási munka fő célkitűzésének megfelelően a vizsgálatok eredményei biztosították annak lehetőségét, hogy az MSZ EN 13450:2003 szám alatt Kőanyagok a vasúti ágyazathoz (Aggregates for railway ballast) szabványhoz a Nemzeti Alkalmazási Dokumentum elkészíthető legyen. Alapelv, hogy pályaszakaszok építéséhez olyan kőzetanyagok használhatók fel, melyek geometriai és kőzetfizikai tulajdonságai a szabvány követelményeinek megfelelnek.
A kutatási munka ismertetett eredményei alapján tehetők meg azok a javaslatok, amelyek a kőzetanyagok differenciált felhasználását biztosítják. A javaslatok azon az elven alapulnak, hogy csak az igénybevételeknek megfelelő tulajdonságú kőzetanyagokat lehessen beépíteni az adott pályaszakaszokba. Ezért rendező elvként a pálya kiépítési sebességét, illetve a pálya vagy pályaszakasz rendeltetését tekintettük elsődleges szempontnak.

Geometriai tulajdonságok

Szemmegoszlás az MSZ EN 13450:2003 szabvány 1. táblázata** szerint
– v > 120 km/h  A szemmegoszlási kategória
– 120 km/h ≥ v ≥ 80 km/h A, B szemmegoszlási kategória
– 40 km/h ≤ v < 80 km/h A, B, C szemmegoszlási kategória
– v < 40 km/h kihúzó- és iparvágányban D, E szemmegoszlási kategória
Szemcsealak minősítése a lemezességi mutatóval az MSZ EN 13450:2003 szabvány 4. táblázata** szerint
– v > 120 km/h FI 15
– 120 km/h ≥ v ≥ 40 km/h FI 20
– v < 40 km/h FI 25
A pályából kikerülő anyagok jellegzetesen zömökebbé válnak. A kísérleti pályán végzett vizsgálatok eredményei rámutat­tak arra a tényre, hogy az aljak alatti kőgerenda tömörítéséhez bizonyos mennyiségű lemezes szem jelenléte szükséges. A tömörítés során ezek a lemezes szemek ékelő hatást hoznak létre.

Kőzetfizikai tulajdonságok

Aprózódással szembeni ellenállás a vasúti Los Angeles vizsgálattal meghatározott Los Angeles együttható alapján az MSZ EN 13450:2003 szabvány 7. táblázata** szerint
– v > 120 km/h LARB 16
– 120 km/h ≥ v ≥ 80 km/h LARB 16
– 40 km/h ≤ v < 80 km/h LARB 20
– v < 40 km/h kihúzó- és iparvágányban      LARB 24
Használati ellenállás a vasúti Mikro-Deval vizsgálattal meghatározott Mikro-Deval együttható alapján az MSZ EN 13450:2003 szabvány 9. táblázata*** szerint
– v > 120 km/h MDERB 11
– 120 km/h ≥ v ≥ 80 km/h MDERB 15
– 40 km/h ≤ v < 80 km/h MDERB 15
– v < 40 km/h kihúzó- és iparvágányban     MDERB 15
Az időállósági tulajdonságok megítélésére a kutatási munka eredményei azt mutatták, hogy az ágyazati anyagok viselkedése gyakorlatilag független a vasúti üzemből adódó igénybevételektől. Az ágyazati kőanyagok időjárási hatásokkal szembeni ellenálló képességét a kőzetanyag kőzettani tulajdonságai határozzák meg.
A szabványhoz tartozó Nemzeti Alkalmazási Dokumentumba javasoljuk, hogy a kontinentális éghajlati hatás figyelembevételével az MSZ EN 13450:2003 szabvány H.2. táblázatának A és B kategória sorát a szabványbizottsági döntés alapján töltsék ki.
A kutatási munka eredményei azt mutatják, hogy – összhangban az útépítés területén beépítésre kerülő zúzottkövek minőségi követelményeivel – a magnézium-szulfátos kristályosítás aprózódási vesztesége MS ≤ 10 legyen. Ezt a minőségi követelményt a hazai tapasztalatok is megerősítik.
A faggyal szembeni ellenállást minősíthetjük a fagyasztási aprózódással. Vizsgálataink szerint ez esetben az F ≤ 10 határérték javasolt, azzal megjegyzéssel, hogy erre a vizsgálatra vonatkozóan nincsenek korábbi tapasztalataink. A fagyhatással szembeni ellenállást, a nemzetközi szemléleti rendhez illeszkedően, az aprózódási ellenállás változásával, azaz a Los Angeles aprózódás változási jellemzőjével értékelhetjük a legmegfelelőbben. Ez esetben javasoljuk, hogy a megengedett ΔS ≤ 20% legyen.
Beépített ágyazati anyagok viselkedésének megítélésénél az ágyazati anyag entrópiáját a szemmegoszlás minősítő értékével lehet figyelembe venni. A szemmegoszlás minősítő értéke az A szemmegoszlási kategóriaminősítő átlagértékéhez viszonyítottan adható meg. Abban az esetben, ha a vizsgált ágyazati anyag szemmegoszlásának minősítő értéke az A szemmegoszlási kategória alsó és felső határgörbéjének minősítő értéke közé esik, úgy nincsen a halmazban entrópia változás. Felújítási munkák után ellenőrizni kell, hogy a felújított kőanyag szemmegoszlásának minősítő értéke a határgörbék minősítő értéke közé esik-e.
Javasoljuk, hogy az ágyazati anyagok entrópia tulajdonságaival a minősítés a szemmegoszlási görbéknek a kutatási munka eredményei alapján javasolt szemmegoszlási görbe minősítő értékei (M) szerint történjen. A pályába beépített kőanyagok entrópiáját a szemmegoszlás változásával lehet megadni. A változást az A szemmegoszlási kategória minősítő átlagértékéhez viszonyítottan a változási jellemzővel (λ) lehet számszerűen értékelni.

{KERETESCIKK}

Összefoglalás

Az ágyazat a pályaszerkezet egyik meghatározó része, összekapcsolja a vágányt az alépítménnyel, másrészt el is választja attól. A vágány stabilitását az ágyazat biztosítja. A vasúti vágányt alátámasztó ágyazat feladata:

• a vágány szilárd, egyben rugalmas alátámasztása;
• az aljakról átadódó terhelés kedvező elosztása az alépítményre;
• a csapadékvizek jó elvezetése;
• megfelelő hossz- és keresztirányú ágyazati ellenállás a vágánymozgásokkal szemben.

Ideiglenes és alárendelt esetektől eltekintve vasútvonalainkon az ágyazat zúzottkőből épül. A zúzottkő ágyazat anyaga leggyakrabban kiömlési magmás kőzet, andezit, bazalt, de üledékes kőzetek közül a tömött mészkő és a dolomit is gyakran előfordul. Magyarországon van megfelelő mennyiségű és minőségű kőanyag. A vas­úti pályába épített ágyazati kőanyagok megfelelő szemszerkezeti, valamint kőzetfizikai tulajdonságai biztosítják az ágyazat rendeltetésszerű használatát.
Az ágyazatnak – mint megfelelő anyagi tulajdonságokkal meghatározott termodinamikai rendszernek – a külső hatásokra bekövetkező állapotváltozását az ágyazat entrópiájával értékelhetjük. Az entrópia az a termodinamikai állapotfüggvény, amely az energia átalakulási képességének jellemzője. Az ágyazatot érő külső hatások következtében az ágyazat belső energiatartama az entrópia változásával értékelhető.
Az ágyazat romlása során, az ismételt ütésszerű erők hatására a kőzetszemcsék aprózódnak, roncsolódnak. Ennek következtében a finomszemcsék aránya megnövekszik, az ágyazati tömörség értéke csökken, a pályaszerkezet meggyengül. Ilyen esetekben szükségessé válik az ágyazat tisztítása, cseréje, hogy a közlekedés biztonsága megfelelő maradhasson.
Jó minőségű zúzottkő az, amely megfelelő szemmegoszlású, az egyes szemek alakja kubikus, a szemcsék élei épek és élesek. Palás szerkezetű, mállott és nem fagyálló kőzet ágyazati anyagnak nem alkalmas. Az ágyazatot érő dinamikus hatások felvételére szolgáló ágyazati ellenállás mértéke az anyag belső súrlódásával, a szemcsék szilárdságával és a szemszerkezet kedvező megválasztásával nő.
Az ágyazati anyagok entrópia tulajdonságainak vizsgálatára vonatkozó energiaszemléletű kutatási munka eredményei azt mutatták, hogy az ágyazati kőanyag viselkedése a vasútüzem kölcsönhatásából származó igénybevételekkel szemben a kőzetanyaghalmaz entrópia tulajdonságaival értékelhető.
Az ágyazati anyagot érő különböző külső munkából származó igénybevételek belső energiaváltozást eredményeznek. A kutatási munka eredményei jól mutatják, hogy a vasúti ágyazat entrópiája a szemmegoszlási tulajdonság minősítő értékével adható meg. A kutatási munka vizsgálatainak eredményei alapján javasoljuk, hogy a vasúti ágyazati anyag entrópiáját a szemszerkezet minősítő értékével vegyük figyelembe.
A 2005–2009-ben végzett K F innovációs kutatás a vasúti ágyazati kőanyagok entrópia tulajdonságainak vizsgálatára és a kőanyagok e szemléleti rendben történő minősítésére irányult. A kutatási munka során több mint 150 mintavételezés mintaanyagán történtek geometriai és kőzetfizikai vizsgálatok. Ez a mintamennyiség mintegy 20 t anyag mozgatását igényelte.
A kutatási munka eredményei megteremtették annak lehetőségét, hogy a megfelelő minőségű ágyazati anyagból épült pályaszerkezet viselkedése folyamatosan értékelhető legyen. Ezen túlmenően a mérési, vizsgálati eredmények hasznosítása is megtörtént, ugyanis ezek beépültek a P–10813/2009 számon 2010 januárjában kiadott Alépítményi létesítmények és ágyazat minőségi átvételi előírásai utasítás 4. sz. módosításába.
A megépült kísérleti pályaszakasz pedig lehetőséget biztosít a kutatás-fejlesztési program folytatására és felépítményi munkagépek mindenkori tesztelésére. További kutatási munka feladata, hogy az aljak alatti kőgerenda tömörsége, ágyazási tényezője az ágyazati kőanyagok entrópiájának függvényében meghatározható legyen.

Köszönetnyilvánítás

A kutatás-fejlesztési programban való aktív részvételéért köszönettel tartozunk Kemény Ágnesnek és a közelmúltban elhunyt Türk Istvánnak, a MÁV Zrt. Pályalétesítményi Főosztály munkatársainak, a kutatási munka szervezéséért és önzetlen támogatásukért. Köszönjük a kutatás-fejlesztési programhoz tartozó kísérleti pályaszakasz építését végző és a jászkiséri helyszíni vizsgálati munkában való segítséget Barna Ferenc, Bartha Ferenc, Gyenes István, Hudák István, Juhász József, Zachar Fe­renc kollégáknak, a MÁV FKG Kft. dol­gozóinak. A kutatás-fejlesztési munka kí­sérleti részét a BME Építőanyagok és Mér­nökgeológia Tanszék Anyagvizsgáló laboratóriumának munkatársai, Árpás Endre, Emszt Gyula, Pálinkás Bálint és Türk Anna­mária aktív közreműködése segítette. A mintavételezéseket és a minták beszállítását a MÁV Pályalétesítményi Központ munkatársai végezték. Fáradozásukat ez­úton is köszönjük. Külön köszönettel tar­to­zunk Laub Ernő (Basalt-Középkő Kőbányák Kft.), Cseh Zoltán (Colas-Északkő Bányászati Kft.) és Pozsár Sándor (KŐKA Kő- és Kavicsbányászati Kft.) igazgatóknak a kísérleti pálya építéséhez térítésmentesen biztosított kőanyagért.