Evaluation of the effectiveness of thermal insulation materials by conducting thermal forecast calcu-lations
Keywords:
expanded polystyrene, frost heaving, thermal insulation, ash and slag waste, thermal calculations, laying technologyAbstract
The problems associated with the technology violation in laying styrofoam plates during major repairs of railway tracks are shown. The disadvantages are also pointed out that arise during the new construction and operation of track sections with thermal insulation materials. The relevance of the work is in argumentation of the replacement of inefficient polystyrene foam by environmentally friendly polymer composite materials with increased strength characteristics. The scientists of Trans-Baikal Institute of Railway Transport have developed materials based on ash and slag waste that are analogous to expanded polystyrene. Based on the above, the main purpose of this work is to evaluate the effectiveness of the proposed thermal insulation materials by conducting thermal forecast calculations. Thermal engineering comparative calculations were carried out using the Frost 3D Universal software package. The forecast of the effectiveness of the developed project activities was carried out for a period of five years. The following results were obtained: the ground temperature at the boundary between the top of the roadbed and the currently used thermal insulators is approximately 0,76 °C by mid-December of the fifth year of operation; in the same period of operation, the temperature of the soil at the boundary between the top of the roadbed and the proposed thermal insulator is approximately 0,92 °C. In general, this allows us to say that according to the thermal properties of the proposed heat insulator made on the basis of ash and slag waste meets all the necessary requirements. The use of the proposed thermal insulators may be advisable if it is necessary to completely remove the freezing-thawing zone from the heaving soils. In addition, the proposed material makes it possible to eliminate a number of disadvantages of existing heat insulators. For example, when laying on top of the roadbed, it is possible to roll it out.
References
Кондратьев В.Г. Активные способы укрепления основания земляного полотна на вечномерзлых грунтах. Чита : Заб-транс, 2001. 100 с.
Кондратьев В.Г. Стабилизация земляного полотна на вечномерзлых грунтах. Чита : Полиграф-Ресурс, 2011. 176 с.
Ковенькин Д.А., Валиев Н.А. Защита от деградации многолетнемерзлых грунтов на снегозаносимых участках // Путь и путевое хозяйство. 2021. № 11. С. 23–26.
Принятие решений при выборе конструкций и параметров сезонных охлаждающих устройств / В.А. Подвербный, А.А. Перелыгина, Л.Ю. Гагарин и др. // Образование – Наука – Производство : материалы Всерос. науч.-практ. конф. Чита, 2019. С. 147–160.
Кирпичников К.А., Дашинимаев З.Б., Баклаженко А.Г. Способ стабилизации земляного полотна в районах распростра-нения вечной мерзлоты с применением инновационных материалов // Образование – Наука – Производство : материалы Всерос. науч.-практ. конф. Чита, 2018. Т. 1. С. 92–96.
Валиев Н.А., Кондратьев В.Г. Эксперименты по стабилизации земляного полотна на центральном участке Байкало-Амурской магистрали с помощью солнцеосадкозащитных навесов // Инженерная геология. 2015. № 4. С. 56–63.
Валиев Н.А., Кондратьев В.Г. Результаты опытно-экспериментальных работ по охлаждению многолетнемерзлых грунтов в основании железнодорожного пути на центральном участке БАМ // Материалы Пятой конференции геокриологов России. М, 2016. Т. 1. С. 168–175.
Валиев Н.А. Термокомплекс, защита от деградации оснований земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы десятой Междунар. науч.-практ. конф. Иркутск, 2019. Т. 1. С. 538–541.
Road soil concrete based on stone grinder waste and wood waste modified with environmentally safe stabilizing additive / N. Konovalova, P. Pankov, D. Bespolitov et al. // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. DOI 10.1016/j.cscm.2023.e02318.
Structural Formation of Soil Concretes Based on Loam and Fly Ash, Modified with a Stabilizing Polymer Additive / N. Konovalova, P. Pankov, V. Petukhov et al. // Materials. 2022. Vol. 15. DOI 10.3390/ma15144893.
Overburden Recycling in Manufacture of Composite Materials for Road Construction at Mines / D.V. Bespolitov, N.A. Konovalova, P.P. Pankov et al. // Journal of Mining Science. 2023. Vol. 59. No 1. Р. 167–175.
Повышение реакционной способности золошлаковых отходов с целью их утилизации в дорожном строительстве / Д.В. Бесполитов, П.П. Панков, Н.А. Коновалова и др. // Молодая наука Сибири. 2023. № 1 (19). С. 242–247.
Оценка пригодности золошлаковых отходов Забайкальского края для производства дорожно-строительных материа-лов / П.П. Панков, Н.Д. Шаванов, Д.В. Бесполитов и др. // Экология и промышленность России. 2023. Т. 27. № 5. С. 15–21.
Коновалова Н.А. Научное и практическое обоснование получения экологически безопасных строительных материалов на основе крупнотоннажных отходов производства : дис. … д-ра. техн. наук. Иркутск, 2022. 373 с.
Панков П.П. Разработка экологически безопасных дорожно-строительных материалов на основе крупнотоннажных от-ходов производства : дис. … канд. техн. наук. Иркутск, 2021. 166 с.
СП 447.1325800.2019 Железные дороги в районах вечной мерзлоты. Основные положения проектирования : утв. при-казом Минстроя РФ № 82/пр от 04.02.2019 (ред. 09.02.2023). Введ. 2019–08–05. М. : Минстрой России, 2019. 58 с.
СП 498.1325800.2020 Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Требования к инженерной подготовке территории : утв. приказом Минстроя РФ № 910/пр от 30.12.2020. Введ. 2021–07–01. М. : Минстрой Рос-сии, 2021. 42 с.
СП 25.13330.2020 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах : утв. приказом Минстроя РФ № 915/пр от 30.12.2020. Введ. 2021–07–01. М. : Минстрой России, 2020. 140 с.
