Railway sleepers made of alkali activated fly ash concrete

Abstract

Nowadays, the tracks that comprise the world railway network are estimated to contain nearly three billion sleepers, over 400 million of which are made of concrete. At the same time, over 50% of the world demand for sleepers (around 20 million units per year) was for the concrete version; and between 2% and 5% of the concrete ties that are laid on tracks every year are to replace or renew worn elements. Concrete durability, however, depends on many factors. And in this context it should be noted that the characteristics of the in-plant industrial process involved in manufacturing precast concrete units differs in a number of ways from in situ construction, vesting these units with properties that distinguish them, in terms of durability, from in situ concrete under the conditions generally prevailing on construction sites. Generally speaking, it is widely admitted that the activation process of fly ashes allows obtaining a material with similar cementing features to those characterising Ordinary Portland Cement. Actually, the alkali activation of fly ashes is a singular procedure by which the powder originated in the power plants is mixed with certain alkaline dissolution and cured under a certain temperature to make solid materials. Contrary to conventional concrete, however, this new type of concrete can attain high strength over a very short time (1 day) and do develop excellent durability properties.

Actualmente se estima que las vías de ferrocarril a nivel mundial contienen aproximadamente tres billones de durmientes, de los cuales 400 millones son de hormigón. Conjuntamente, sobre el 50% de la demanda mundial por durmientes (estimada en 20 millones anualmente) fue por durmientes de hormigón; además, entre el 2% y 5% de los durmientes de hormigón son utilizados en reemplazar elementos dañados. La durabilidad del hormigón, sin embargo, depende de muchos factores. En este contexto se debe hacer notar que el proceso de prefabricación de elementos de hormigón industrial en planta difiere de la fabricación in-situ, lo que les da a los primeros características que los hacen destacar en términos de durabilidad. En general, se sabe que el proceso de activación de cenizas volantes permite obtener un material con características cementantes similares a aquellas del cemento Portland. En realidad, las cenizas volantes activadas con álcalis es un procedimiento singular en el cual el residuo resultante de la combustión de carbón en plantas termoeléctricas es mezclado con disoluciones alcalinas que curadas bajo ciertas temperaturas generan materiales resistentes. A diferencia del hormigón tradicional, este nuevo tipo de hormigón puede alcanzar altas resistencias en un periodo muy corto de tiempo (1 día) además de desarrollar una durabilidad excelente.