Reusing and recycling of railway ballast

Abstract

Målet med denne forskningen er å undersøke muligheter ved gjenbruk og gjenvinning av brukt jernbaneballast, ved å endre egenskapene og stivheten til ballasten. Litteratur, laboratorie tester og korte intervjuer er benyttet for å diskutere dette temaet. Egenskaper av brukt ballast er undersøkt ved laboratorie tester, ved å benytte standard for nyprodusert ballast. Dette ga en oversikt over kvaliteten på ballastlaget og indikerte mengden av materiale som vil bli fjernet under en ballast rense operasjon. For å modifisere materialene har flere bindemidler vært benyttet. Effekten av dem har blitt undersøkt med gjentakende treaksiale last tester. De måler bøyning og blir brukt til å regne ut stivhet og permanent deformasjon. Resultatene viste at avhengig av bindemiddel kan ballasten øke eller redusere stivhetene flere ganger verdien av ubehandlet ballast. Dette åpner opp muligheter for jernbaneforetakene til å endre linjer og gjøre det enklere å løse problemer ved overgangssoner med ulik stivhet. Den permanente deformasjonen av ballasten viste også effekt av stabilisering med bindemidler. Effekten var ikke like stor som for stivhet, men markant nok til å bli ansett som en mulig løsning for både nye og gamle jernbanelinjer. Forskningen inkluderer bindemidler som polyurethane (Elastotrack), organosilan (Zycobond), lignosulfonat (Dustex) og bitumen (70/100 og 160/220).

Nøkkelord: Jernbaneballast, knust pukk, stabilisering, treaksiale tester

The aim of this study is to research the possibilities of reusing and recycling of used railway ballast, by modifying its properties and stiffening the ballast. Literature review, laboratory testing and short interviews has been used to discuss this subject. Properties of the used ballast is investigated through laboratory tests, using the standards for newly produced aggregates. This gave an overview of the current quality of the ballast layer and indicated the amount of material that would be removed during a ballast cleaning operation. To modify the materials, several binding agents has been used. The effect of them was investigated by using repeated load triaxial test, measuring deflection to calculate stiffness and permanent deformation. The results showed that dependent on the binder, the ballast can increase or reduce the stiffness several times the value of untreated material. This opens possibilities for the railway agencies to greatly modify their lines and could make it easier to solve issues in transition zones of different stiffness. The permanent deformation of the ballast also showed effect of stabilization with binding agents. The effects were not as severe as for material stiffness, but significant enough to be evaluated as possible treatment procedure for either new or old railway lines. The research includes binding agents as polyurethane (Elastotrack), organosilanes (Zycobond), lignosulphonate (Dustex) and bitumen (70/100 and 160/220).

Keywords: Railway ballast, Crushed rock, Stabilization, Repeated triaxial load test