Fredric Abercrombie

Наряду с классическими материалами — деревом и железобетоном в мировой практике (в том числе в рамках пилотных проектов на сети РЖД) применяются или тестируются нетрадиционные материалы. Главная цель таких поисков — увеличить срок службы пути, уменьшить вес конструкции или найти способ переработки и повторного использования сырья.

Основные альтернативные варианты шпалы деревянные пропитанные:

1. Шпалы из полимерного композита

Это лидирующее решение на сегодня для замены древесины. Они изготавливаются из отходов производства: переработанного пластика (ПЭТ-бутылки, упаковочная плёнка), в комбинации с резиновой крошкой от старых шин и минеральными добавками.

Особенности: в конструкции нередко предусматривают стальной каркас, чтобы обеспечить необходимую жёсткость и совместимость с типовыми скреплениями. В России производство подобных шпал наращивают сразу на ряде предприятий, включая «Поликомпозит», их активно испытывают на подъездных путях промышленных предприятий РЖД.

Преимущества: не гниют, не требуют пропитки креозотом, что повышает экологичность жизненного цикла, обладают диэлектрическими свойствами, стойки к воздействию химически активных сред и солёной воды, служат до 50 лет.

Недостатки: существенно дороже железобетонных аналогов, высокий коэффициент теплового расширения (требует особого режима затяжки скреплений летом), отдельные бюджетные варианты на базе недорогих пластиков могут быть пожароопасны.

2. Шпалы на базе коррозионностойкой стали

Используются толстостенные стальные профили, в ряде случаев — с пустотами.

Где применяются: портовые и промышленные площадки, мосты, объекты в агрессивной среде (в т. ч. солевые производства) — на объектах с экстремально агрессивными условиями, где обычные шпалы служат считанные сезоны.

Преимущества: исключительно высокая механическая прочность, долговечность (десятилетия без обслуживания), устойчивость к экстремальным температурам.

Недостатки: значительные затраты на сырьё, отличная теплопроводность (на них может образовываться наледь), повышенный уровень шума при эксплуатации, требуется тщательная защита соединений от коррозии.

3. Чугунные и чугунолитые шпалы

Материал из прошлого этапа развития железных дорог. Сегодня практически не производятся, но сохранились на музейных участках и старинных ветках Европы. В России фрагменты путей на чугунных плитах можно встретить в Кронштадте или на старых заводских территориях Урала.

Преимущества: большая масса гарантировала устойчивость полотна, долговечность.

Недостатки: хрупкость (лопались от ударов и морозов), запредельная стоимость и масса.

4. Конструкции из облегчённых металлических сплавов

Проекты на стадии тестирования. Идея заключалась в снижении веса конструкции для упрощения ручной укладки в труднодоступных районах.

Проблема: алюминиевые элементы не выдерживают прямого давления от рельса и быстро теряют форму, решение требует внедрения стальных усилителей, из-за чего выгода по массе исчезает, а стоимость превышает железобетонные аналоги.

5. Шпалы из углепластика (карбона) и стеклопластика

Материалы аэрокосмического класса. Существуют лишь в виде лабораторных образцов и коротких испытательных вставок.

Потенциал: абсолютная лёгкость, невероятная прочность на разрыв, идеальная работа в качестве электроизолятора.

Реальность: космическая стоимость производства делает их использование на железной дороге экономически бессмысленным в обозримом будущем.

6. Изделия по технологии Lignostone из твёрдых пород

Это скорее особая технология изготовления, чем принципиально новый материал. Слои твёрдой тропической древесины (обычно азобе) склеиваются под огромным давлением синтетическими смолами.

Результат: плотность материала становится выше плотности воды (он тонет), изделия отличаются повышенной прочностью, низкой гигроскопичностью и ресурсом, превосходящим отдельные марки ЖБ-шпал. Используются на немецких железных дорогах (Deutsche Bahn) и в Скандинавии, но в России распространения не получили из-за дороговизны импорта.

7. Изделия на базе лёгких бетонов

Бетон с добавлением древесной щепы (арболит) или газобетон.

Статус: эксперименты показали, что такие шпалы получаются слишком гигроскопичными (впитывают воду) и недостаточно жёсткими для магистральных нагрузок, допустимы лишь как временная мера на малонагруженных и низкоскоростных линиях.

8. Шпалы на основе геополимерного вяжущего

Материал, получаемый из промышленных отходов (зола, шлак) с активацией щелочными растворами. По сути это развитие технологии железобетона с иной сырьевой базой. В России такие составы постепенно внедряют в производство ЖБ-изделий как способ уменьшить выбросы CO?, хотя технически это самостоятельный тип вяжущего.

9. Габионы в основании пути

Вместо точечных опор используются металлические сетки с каменным наполнением, которые создают непрерывную опорную платформу. Это скорее альтернатива балластному слою и фундаменту, чем самой шпале, но технология позволяет исключить применение отдельных шпал на нестабильных основаниях, включая районы вечной мерлости.

На сегодняшний день полноценной массовой замены железобетону на главных магистралях нет ни у одного из этих материалов. Индустрия идёт по пути совершенствования существующих технологий: повышения качества бетонных смесей, создания новых демпфирующих прокладок и использования новых материалов на второстепенных и промышленных ветках, где экономия на обслуживании компенсирует высокие стартовые затраты.