книги из ГПНТБ / Амелин, С. В. Верхнее строение пути учебное пособие

грибки и не допускают их развитие (дереворазрушающие грибки — мерулиус, плесень и т. д.). Из большого количе­ ства всевозможных антисептиков в настоящее время наибо­ лее распространены каменноугольное креозотовое и антраце­ новое масло, хлористый цинк, фтористый натрий.

каменноугольной смолы без посторонних примесей, получае­ мый на коксохимических заводах от перегонки указанной смолы при температурах 200—400°. Этот антисептик не вы­ щелачивается, не влияет вредно на металл и не повышает

водой, вызывает усиленную коррозию металла; шпалы, про­ питанные хлористым цинком, имеют высокую электропро­ водность.

Ф т о р и с т ы й н а т р и й представляет собой продукт, со­ стоящий в основной своей массе из натриевой соли фтори­ стоводородной (плавиковой) кислоты. Он является сильным антисептиком, но обладает недостатками, присущими хлори­ стому цинку.

Шпалопропиточные заводы в основном используют два типа пропитки: полное и ограниченное поглощение. При пол­ ном поглощении клетки древесины заполняются антисепти­ ком полностью. Однако полностью пропитывается только заболоневая часть, а ядро — лишь на 0,5—1 см. Технология пропитки при этом способе следующая.

Шпалы (550—600 шт. одновременно) на специальных ва­ гонетках завозятся в пропиточный цилиндр (диаметр около 2 м, длина 23 м), который закрывается герметически. В те­ чение 15—20 мин в цилиндре создается разрежение и из древесных клеток удаляется воздух. Затем в цилиндр нагне­

поглощения раствора примерно 2 0 0 кг на 1 м3 древесины. Способ ограниченного поглощения более экономичен.

Пропитка производится следующим образом.

В пропиточном цилиндре, в который помещены шпалы, сначала обеспечивают давление 2—4 атм, это создает воз­ душные подушки в клетках’древесины. Затем подогретый до

69

80—100°С антисептик нагнетают под давлением 8 атм; это давление выдерживается 30—60 мин, после чего дается 15-минутное разрежение, при котором лишний антисептик выталкивается из клеток древесины. Норма расхода масля­ ных антисептиков 80—100 кг на 1 м3 сосновой древесины.

При необходимости пропитки сырых шпал (с влажностью более 25%) применяют комбинированную пропитку — способ, разработанный ЦНИИ МПС. Процесс пропитывания состоит из двух циклов: в течение первого цикла шпалы под давле­ нием пропитываются концентрированным водным раствором антисептика, в течение второго — в цилиндр также под дав­ лением вводится гидроизолирующий состав, который препят­ ствует вымыванию антисептика. В течение первых месяцев службы путем диффузии (чему способствует медленное вы­ сыхание шпалы) ее древесина глубоко пропитывается анти­ септиком.

13.Железобетонные шпалы

После второй мировой войны во многих стра­

нах стали усиленно внедрять железобетонные шпалы, осо­ бенно в СССР, ГДР, ФРГ, Франции, Англии, Венгрии, Чехо­ словакии и Бельгии.

Применение железобетонных шпал имеет следующие преимущества:

—сберегается древесина для народного хозяйства;

—железобетонные шпалы не подвергаются гниению;

—допускают большие напряжения на смятие, чем дере­

вянные;

—обладают большей сопротивляемостью перемещениям;

—имеют более длительный срок службы.

Вместе с тем железобетонные шпалы имеют и ряд не­ достатков: они менее упруги, чем деревянные, и требуют применения упругих прокладок, обладают большей электро­ проводностью и нуждаются в применении электроизоляцион­ ных элементов; из-за их большой хрупкости требуется соблю­ дать осторожность при транспортировке и подбивке, а боль­ шой вес делает их неудобными как при транспортировке, так и при работе с ними в пути. Кроме того, железобетонные шпалы пока дороже деревянных.

Первая конструкция железобетонной шпалы была пред­ ложена еще в 1880 г. во Франции. Практическое применение их началось в Австрии в 1896 г., затем они стали распростра­ няться в Италии, где в начале XX в. было уложено около 300 000 шт. В России первые железобетонные шпалы были

70

изготовлены в 1903 г. и испытаны в лаборатории Петербург­ ского института инженеров путей сообщения (ныне ЛИИЖТ). Часть этих шпал была уложена на бывшей Финляндской железной дороге; в 1911—1915 гг. железобетонные шпалы были уложены на одной из станций Московско-Ря­ занской железной дороги; в 1922 г. на Южной дороге было уложено свыше 6000 шпал — это один из крупнейших опытов. Шпалы имели различную конструкцию, материалом для их изготовления служил обычный железобетон.

В настоящее время в СССР отдается предпочтение пред­ варительно напряженным струнобетонным брусковым шпа­ лам, которые требуют меньшего расхода и более дешевой арматуры, обладают высоким предварительным напряже­ нием и более устойчивы к трещинообразованию, чем шпалы

сарматурой без предварительного напряжения.

Кначалу 1972 г. на наших дорогах предварительно на­ пряженные железобетонные шпалы были уложены на протя­

отдельным позициям определило реальные технические воз­ можности их изготовления на данном этапе. Выход их из

зависит от грузонапряженности. Выход шпал из строя про­ исходит главным образом из-за разрушения бетона (36% изъятых шпал) и развития продольных трещин (около 32%), т. е. по дефектам, связанным в основном с качеством их изго­ товления.

Для дорог СССР ГОСТом 10629—71 с 1 июля 1972 г. введены в действие следующие типы струнобетонных шпал

(рис. 59): а — тип С-56-2; б — тип С-56-2М; в — тип С-56-3;

г — тип С-56-ЗМ для скреплений КБ и ЖБ, рельсов Р50, Р65 и Р75. Шпалы типов С-56-2М и С-56-ЗМ имеют клино­ видную среднюю часть, что, как подтверждают исследова­ ния, обеспечит их лучшую трещиностойкостъ.

Стандартные шпалы рассчитаны на постоянную ширину колеи 1520 см, установленную ПТЭ; укладывать их в кривых радиусом менее 350 м невозможно.

Опыт показал, что наиболее эффективна проволочная арматура (ГОСТ 8480—63). При диаметрах 4 и 5 мм расход металла увеличивается соответственно на 13 и 26%; при

71

зоо

заj

зоа !

Рис. 59

72

отпуске натяжения арматуры повышаются растягивающие напряжения, возникающие на торцах шпал в поперечном направлении, что увеличивает возможность появления в них продольных трещин.

Кроме струнобетонных в некоторых странах применяют брусковые железобетонные шпалы со стержневой арматурой. В качестве арматуры используют стержни большого диаметра (до 2 2 мм), изготовляемые из горячекатаной высокопрочной стали. Чаще всего арматура шпалы состоит из двух стерж­ ней, их напряженное состояние поддерживается гайками, навинченными на концах стержней. Главные преимущества стержневой арматуры: надежное закрепление в бетоне, не­ зависимо от диаметра и обработки; упрощение технологии изготовления шпал, возможность последующего натягивания стержней. Недостатки: больший расход металла, чем на струнобетонные шпалы, сосредоточенное расположение арма­ туры и связанное с этим более сильное раскрытие трещин, чем на шпалах, имеющих рассредоточенную арматуру. По­ этому изготовление таких шпал в СССР прекращено.

14. Показатели экономической эффективности применения железобетонных шпал

Наиболее важным показателем экономиче­

ской эффективности применения железобетонных шпал яв­ ляется высвобождение ценной древесины для нужд народ­ ного хозяйства. Наряду с этим применение железобетонных шпал позволяет сократить расходы на текущее содержание пути, поскольку на таких шпалах путь более стабилен. По данным В. Я- Шульги, эта экономия должна составить бо­ лее 25% по сравнению с содержанием пути на деревянных шпалах.

В настоящее время железобетонные шпалы дороже дере­ вянных. В СССР цена франко-завод — изготовитель струно­ бетонных шпал для скреплений с закладными болтами в за­

и совершенствования процесса изготовления их цена посте­ пенно снижается.

Сроки службы железобетонных шпал для сети дорог пока еще не определены. Указывают различные сроки от 35 до 50 лет в зависимости от грузонапряженности. Опыт эксплуа­ тации железобетонных шпал на Октябрьской дороге (с 1954 г.) и анализ их выхода, проведенный ЛИИЖТом, показал, что срок службы железобетонных шпал при здо­

73.

ровом земляном полотне и балластном слое, соответствую­ щем техническим условиям, зависит от конструкции шпалы, типа рельсов и скреплений, грузонапряженности, скорости движения и осевых нагрузок. На основании этого установ­ лен критический тоннаж (табл. 9), после пропуска которого струнобетонные шпалы оказываются пораженными дефекта­ ми, а объем ежегодной одиночной смены достигает 30—40 шт. на 1 км пути.

В процессе эксплуатации пути с железобетонными шпа­ лами происходит накопление износов рельсовых скреплений, что побуждает производить смену рельсо-шпальной решетки с перекладкой ее на менее деятельные линии, а затем — на станционные и подъездные пути. Такая система многократ­ ной перекладки путевой решетки с железобетонными шпа­ лами позволит обеспечить срок их службы значительно больше 50 лет.

15. Металлические шпалы

_]У1 еталлические шпалы были наиболее широко

распространены на дорогах Германии и Индии. Накануне второй мировой войны в Германии на металлических шпа­ лах лежало более 30 тыс. км пути (35%)- Использовались шпалы корытообразной формы, нестыковые весом 50—80 кг

(рис. 60) и стыковые весом 115—145 кг (рис. 61). С 1939 г.

укладка шпал металлических на этих дорогах была пре­ кращена.

ВИндии на стальных шпалах уложено более 20% пути,

дна чугунных— более 30% • На рис. 62 представлена метал-

74

лическая шпала индийских железных дорог, на рис. 63 — чугунная промежуточная (нестыковая). Значительное рас­ пространение в Индии металлических шпал объясняется ус­ ловиями влажной жары, которые способствуют усиленному

гниению древесины, а также распространением в некоторых районах термитов, быстро приводящих в негодность деревян­ ные шпалы.

Незначительное количество металлических шпал имеется также на дорогах и других стран, в частности Франции.

Достоинства металлических шпал:

— более длительный срок службы, чем деревянных;

— меньший вес, чем железобетонных;

- возможность их укладки в горячих цехах промышлен­ ных предприятий.

Их существенными недостатками являются: большая жесткость пути, чем при деревянных шпалах, значительный

75

шум при движении поездов, высокая электропроводность, подверженность коррозии, большой расход металла.

Рис. 63

Г л а в а IV. БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ.

ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ В ЦЕЛОМ

16. Материал балластного слоя и требования, предъявляемые к нему

Г* азначение балластного слоя:

—воспринимать давление от шпал и передавать это дав­ ление на основную площадку земляного полотна;

—упруго перерабатывать удары о рельсы колес подвиж--

ного состава;

—обеспечивать устойчивость рельсо-шпальной решетки;

—отводить воду от верхнего строения пути.

В соответствии с назначением балластного слоя мате­ риал для него должен быть прочным, упругим, хорошо со­ противляться смещениям, быть водо- и морозоустойчивым, плохим проводником тока.

76

Материалами для балластного слоя могут служить: ще­ бень, отходы асбестовой промышленности, гравий, песок, ракушка и шлаки.

Щебень изготовляется из твердых каменных пород: гра­

Щебеночный балласт является наилучшим — он в наи­ большей степени (особенно по упругости и обеспечению устойчивости рельсо-шпальной решетки) удовлетворяет предъявляемым к балластному слою требованиям.

Асбестовый балласт применяется в СССР с 1938 г. на дорогах Урала и Сибири. Он представляет собой песчаногравийную массу раздробленных горных пород с присут­ ствием до 5% асбеста в виде мелких волокон. Опыт Сверд­ ловской и Западно-Сибирской дорог показывает, что асбесто­ вый балласт не пучится и лучше других балластов препят­ ствует проникновению засорителей. Ремонты пути на этом балласте дешевле, чем на щебеночном. Однако асбестовый балласт несколько хуже щебеночного выдерживает большие нагрузки (особенно в стыках) и малоустойчив против ливне­ вых дождей.

Гравий представляет собой продукт разрушения твердых невыветривающихся пород. Зерна его имеют округлую фор­ му и поэтому менее устойчивы, чем частицы щебня. Он является достаточно хорошим материалом для балласта.

Песчаные балласты применяются из крупнозернистого и среднезернистого песка — это наихудшие из балластов, так как они в меньшей мере, чем другие материалы, удов­

Ракушечный балласт распространен на дорогах юга СССР, получается в результате разработки ракушечных морских отложений. Свежий ракушечный балласт вначале работает лучше песчаного, но с течением времени ракушки измель­ чаются, образуют пыль, которая цементирует балластный слой, вследствие чего он плохо пропускает воду и теряет упругость.

Шлаки для балласта употребляют доменные, из мартеновских печей, из печей для плавки цветных металлов и паровозные. Металлургические шлаки представляют собой хороший материал для балластного слоя. Шлаки для балла­ ста должны быть кислыми.

77

со

PffC, 64