A vasúti ágyazat a vasúti felépítmény része, amely a sínekből és aljakból álló tartószerkezet rugalmas alátámasztását és beágyazását biztosítja. Az ágyazat kőzetanyaga, a belső súrlódásából adódóan, felemészti a terhelésekből és a dinamikus hatásokból fakadó igénybevételekből származó erőhatásokat és közvetíti az alépítményre. Az ágyazati anyagtól – legyen az zúzott kő, kavics, tört kavics, salak – elvárjuk, hogy kellő szilárdságú, idő- és környezeti hatásokkal szemben ellenállóságot tanúsítson.
A zúzott kövek közül a magmás kőzetek, elsősorban a magmás kiömlési (eruptív) kőzetek, bazaltok, andezitek felelnek meg a kőzetanyagokkal szembeni elvárásoknak. Ezért van az, hogy a dunántúli korai vasútépítések a badacsonyi, a Ság és Somló hegyi bazaltbányák, illetve a velencei-hegységi andezitbánya kőzetanyagát szinte teljes egészében felhasználták. A kőzetanyagok megfelelőségét a kor elvárásainak megfelelő vizsgálatokkal a Műegyetem Ásvány- és Földtani Tanszéke a kőzettani vizsgálatokkal, illetve a Műegyetemen működő Kir. József Nádor Anyagvizsgáló Állomás a szilárdsági vizsgálatok eredményeivel bizonyította.
Az ötvenes években a háború utáni újjáépítés, a felgyorsított iparosítás a vasútépítést és az építést kiszolgáló kőbányákat is új kihívások elé állította. Az ágyazati kőanyagok minőségi követelményeit már az új szemlélet szerint szabványosított vizsgálati eljárások határozták meg. Az ÉKME, illetve a BME Ásvány- és Földtani Tanszékén a zúzott kövekkel kapcsolatos kutatások azt eredményezték, hogy az 1970-es évek végére az építési kőanyagokkal kapcsolatos egységes szemléleti rendszerű szabványrendszer jelent meg. Ez a szabványsorozat kőzetszemléletű volt, a mintavételezéstől a vizsgálati eljárásokon keresztül a termékelőírásokig mintegy 50 szabványt tartalmazott. A szabványsorozat kimunkálásában a Műegyetem képviselői mellett az iparág kőbányáinak és kutatóintézeteinek neves szakemberei vettek részt. Ezek a szabványok határozták meg a vasúti felépítményekbe beépített kőanyagok minősítését, beépíthetőségük felté­teleit, a vonatkozó MÁV-előírások, illetve -utasításokban foglaltak szerint.
A vasúti ágyazatba beépített zúzott köveket 1959-ig alsó és felső szemnagysághatárral megadott geometriai tulajdonsággal és az ütőmunka elvén működő úgynevezett Stübel-vizsgálattal minősítették. Az építési munkákra előírás volt, hogy fővonalak csak magmás kőzetből épülhetnek. A Stübel-vizsgálatokat hazánkban kizárólagosan a MÁV Anyagvizsgáló Főnökség laboratóriuma végezte. Az 1959-ben megjelent MSZ 1992 számú szabvány vezette be a Los Angeles aprózódási vizsgálatot elsősorban az útépítési zúzott kövek vizsgálatára.
Az építési kőanyagokra vonatkozóan az 1970-es évek végén jelent meg az a szabványrendszer, amely egységes szemlélettel rendezte a mintavételezést, a vizsgálati módszereket, valamint az építési kőanyag termékekre vonatkozó minőségi követelményeket. Ebben a szabványrendszerben a halmazos termékeket geometriai tulajdonságaikkal a szemszerkezet- és a szemalakvizsgálatok eredményeivel, a kőzetfizikai tulajdonságokat pedig a Los Angeles, a Deval- és a Hummel-vizsgálatok eredményeivel minősítettük. A szabványsorozatból, és így a hazai vizsgálati és minősítési gyakorlatból, az ütés okozta aprózódással szembeni ellenállás vizsgálata kimaradt.
A termékszabványok közül a zúzott kövekre vonatkozó előírás az MSZ 18291 termékcentrikus szabványként készült, ami azt jelenti, hogy a bányaüzemek az általuk gyártott szabványos termékek széles körét kínálják, és a felhasználónak kell kiválasztania, hogy az adott beépítési célnak megfelelően mely terméket vásárolja meg és építi be.
A MÁV mint egyedi felhasználó a vasúti ágyazati kőanyagok vásárlásánál nem élt azokkal a lehetőségekkel, amelyeket az MSZ 18291 számú, „Zúzott kő” című szabvány minősítési követelményei rögzítettek. A vasúti ágyazatba beépíthető zúzott kövek minőségi kérdéseit belső utasításokkal – „MÁV által használt anyagok és eszközök minőségi átvétele” 76/1994. KgFF sz., 102.345/1995. PHMSZ számú utasítás – szabályozta. Ezekben az utasításokban a szemmegoszlásra, a szemalakra, a tisztaságra, a finomszem-tartalomra és a Los Angeles aprózódás mértékére voltak minősítő követelmények.
Az európai szabályozási rendben a vasúti ágyazati anyagokra vonatkozó termékszabvány hosszas előkészítő és egyeztetőmunka után, 2002-ben jelent meg. Az EN 13450:2002 számú, „Aggregates for railway ballast” című szabvány, amelynek angol nyelvű változatát jóváhagyó közleménnyel a Magyar Szabványügyi Testület MSZ EN 13450:2003 szám alatt (Kőanyagok a vasúti ágyazathoz címfordítással) nemzeti szabványként tette közzé. A MÁV Zrt. saját használatra, Kemény Ágnes osztályvezető közreműködésével magyar nyelvű fordítást készített.
Az új termékcentrikus szabványt – amelyben az eddigi vizsgálati gyakorlattól eltérő vizsgálati eljárások is megjelentek, arra irányította a figyelmet, hogy az ágyazati kőanyagok minőségének tanúsítása – átfogó kutatási munka eredményeinek felhasználásával lehet használni.
Az európai szabványok bevezetésével és a korábbi magyar szabványok fokozatos visszavonásával megnövekedett az olyan kutatásokra vonatkozó igény, amelyek a korábbi és az új előírások közötti követelmények összevetését célozták meg. Ennek eredményeként jött létre a MÁV Zrt. Vezérigazgatóság képviseletében a Pálya- és Mérnöki Létesítmények Igazgatósága részéről kutatás-fejlesztési tevékenység végzésére kötött vállalkozási szerződés a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék, majd az építőmérnökkari átszervezés után az Építőanyagok és Magasépítés Tanszék között a kutatás-fejlesztési szerződéssorozat. A kutatási munka

• 2007–2012 között a „Vasúti ágyazati anyag entrópia tulajdonságainak és azok energiaszemléletű hatásainak vizsgálata az MSZ EN 13450:2003 számú szabvány rendjében” címmel, majd ennek folytatásaként
• 2012–2017 között „A vasúti zúzott kő ágyazati kőgerenda vizsgálata dinamikus és egyéb igénybevételek hatására” címmel folyt.

Jelen tanulmányban a kutatási munka fő eredményeit – Türk István főmérnök (MÁV Zrt.) kezdeményező és irányító tevékenységére emlékezve – nem időrendi sorban, hanem az eredmények hasznosíthatósága, az eredmények egymásra hatását bemutatva közöljük, hiszen a kutatási munka eredményeiről a Sínek Világa szaklapban folyamatosan tájékoztattuk az érdeklődőket [1–4].

A kutatási munka eredményei

Az MSZ EN 13450:2003 termékszabvány rendszerbe állítása egy sor kérdést vetett fel, mivel a termékszabvány tartalmazott olyan vizsgálati eljárásokat, amelyek ellentétesek voltak az európai szabványokban megfogalmazott eljárásokkal. Nevezetesen a Los Angeles, a mikro-Deval- és a szulfátos kristályosítási vizsgálat esetén, amelyeket a vizsgálati szabványok szerint 10/14 szemnagysághatárú vizsgálati mintán, míg a vasúti ágyazati kőanyagokat 31,5/50 mm szemnagysághatárú termékmintán kell vizsgálni. A vizsgálatokhoz, a vizsgálati eljárások átértékelésén túlmenően, új vizsgálóberendezések beszerzésére is szükség volt. A megkülönböztetés a vizsgálatok megnevezésében is meg kellett, hogy jelenjen. Így megkülönböztetésül „vasúti Los Angeles vizsgálat”, „vasúti mikro-Deval-vizsgálat” és „vasúti kristályosítási vizsgálat” megnevezést használjuk az eredmények – az LARB, az MDERB és az SMRB értékek – megadásánál is.
A geometriai tulajdonságok vizsgálatánál a vasúti ágyazati kőanyagok szemszerkezetére alsó és felső határértékekkel adott szemmegoszlási görbék (1. ábra), valamint az apró- és finomszem-tartalomra határértékek jelentek meg. A szemalak megítélésére a lemezességre (FI lemezességi számot) és a szemalakra (SI alaki tényezőt) vezették be.

A vizsgálati eredmények értékelését a szemszerkezetben bekövetkező változások megadásával javasoltuk. A szemmegoszlási görbében a fennmaradt szemnagyságú metszékeiből képzett modulus (M) segítségével (2. ábra):

ahol mi a vizsgálati tervben megadott di mm szitákon fennmaradt anyag tömegszázalékban.
A szemszerkezetben bekövetkező változások megítélése, javaslatunk szerint, a változási jellemzővel (λ) történhet (3. ábra).
A szemalak minősítésére az európai szabványrendszerben két vizsgálati módszert szabványosítottak, nevezetesen:
• a résrostával végzett lemezességi szám (FI) meghatározása, valamint
• a tengelyarányok mérésével meghatározott alaktényező (SI).

A lemezességi szám a szemcse köré rajzolt hasáb legkisebb (v) és közbenső (s) méretének hányadosával, azaz v/s alapján minősít. A vizsgálat résrostával készül, amelynél a réstávolság a vizsgált minta felső szemnagyságának (Di) fele (Di/2).
A szemalaktényező a szemcse köré rajzolt hasáb legnagyobb (h) és legkisebb (v) méretének hányadosával, azaz h/v alapján, a szabvány szerint a szemhosszúság (L) és szemvastagság (E) arányával minősít L/E >3 határértékkel. A vizsgálat a szabvány szerint kialakított tolómérővel készül.

Vasúti ágyazati kőanyagokra vonatkozó vizsgálati eredmények mind a lemezességi szám, mind pedig a szemalak tényező esetében jól mutatják, hogy a halmazban a lemezes szemek mennyisége hogyan változtatja meg a Los Angeles és a mikro-Deval aprózódás értékét (4. ábra).     
Az összefüggések jól mutatják, hogy a lemezes szemalakú szemek jelenléte növeli a Los Angeles aprózódás mértékét (5. ábra). A regressziós összefüggések meredekségének figyelembevételével az FI, illetve az SI 10 m%-os értékéhez viszonyítva már a 20 m%-os lemezesség közel 12%-os növekedést eredményez a Los Angeles aprózódási veszteségnél.
Az ágyazati kőanyag megfelelőségére vonatkozó MÁV-utasítás előírja a lemezességi szám és a szemalaktényező vizsgálattal történő megadását. A termék szemalak-tulajdonságainak értékelése az ágyazati kőanyag termékszabványában megadott határértékek figyelembevételével a 6. ábrán megadott határértékek szerinti besorolással lehetséges. A szemalak jellemzése így egyetlen, a mezőt reprezentáló betűjellel adható meg.

Vasúti ágyazati kőanyagok sorozatvizsgálatának eredményei alapján javasoltuk, hogy a halmaz szemcsealakjának hatását a Los Angeles vizsgálattal meghatározott aprózódással szembeni ellenállás értékénél a lemezességi szám és a szemalaktényező együttes értékével vegyük figyelembe. Javaslatunk szerint:
LA = f (FI + SI)
A vasúti ágyazati kőanyag viselkedésének megítélésére, a termékszabványban előírt vasúti Los Angeles, valamint a vasúti mikro-Deval vizsgálat sem foglalkozik a szemalak hatásával.

A kutatási munka eredményei bizonyították, hogy a kőgerenda viselkedése függ a kőgerendát alkotó zúzottkő-halmazban a szemcsék alaki tulajdonságaitól (7. ábra).

Az ágyazati kőanyagok alkalmasságának megítélése a vasúti Los Angeles vizsgálattal meghatározott aprózódással szembeni ellenállás (LARB) és a vasúti mikro-Deval vizsgálattal meghatározott használati ellenállás (MDERB) értékelésével történhet (8. és 9. ábra). A vizsgálatok vizsgálattechnikai értékelését az európai harmonizált szabványok szerint készítettük el.
Az ágyazati kőanyagok alkalmasságának megítélése zúzottkő-halmazokra vonatkozó két kőzetfizikai tulajdonság együttes értékelésével történhet. A kutatási munka eredményei alapján a 10. és 11. ábrákon látható vizsgálati eredmények alapozták meg azt a javaslatot, amelyet a pályába beépítésre kerülő kőzetanyagok termékállandósági tulajdonságainál követelményként a MÁV előírhat.

A kutatási munka alapján javasolt előterjesztés, amely a beépítésre kerülő kőanyagok termékállandósági tulajdonságaira vonatkozik a különböző pályasebességre történő beépítésnél (12. ábra).  Az átvételi javaslat beépült a mindennapi gyakorlatba. A beszállító kőbányák, amelyeknél vasúti ágyazati kőanyag gyártása folyik, „Műszaki üzemi tervükben” a vasúti ágyazati kőanyagok termékállandósági (minőségi) követelményeit ennek megfelelően biztosítják.

Záró gondolatok

Az ágyazati kőanyagok kutatásának gyakorlati eredményei a Sínek Világa tükrében címmel 2020 februárjában tartott előadás szerkesztett részébe a kísérleti pályaszakaszon (Jászkisér) végzett vizsgálatok, a kőgerendával kapcsolatos statikus és dinamikus vizsgálatok, valamint a számítógépes szimuláció eredményeinek összefoglaló bemutatása terjedelmi okok miatt nem fért be. Reményeim szerint a Sínek Világa későbbi számaiban lesz lehetőség ezt pótolni. Az ágyazati kőanyagok kutatási munkáinak eredményei a gyakorlatban akkor hasznosulhatnak, ha az e témakörrel foglalkozó szakemberek nemcsak az Irodalomjegyzékben felsorolt cikkek információit, hanem az ágyazati kőanyagokkal kapcsolatos ismereteket értékelve, a vonatkozó szakirodalomban közölt eredményeket tanulmányozva, munkájukba beépítik. Ehhez Türk István szellemi hagyatéka erősítést jelent.