Залізобетонні шпали: основні різновиди, характеристики і

У цій статті ми розповімо про те, що собою представляють собою дані вироби, а також про те, які особливості їх виробництва і експлуатації. Розглянемо, де використовуються залізобетонні шпали б у, і які вимоги пред'являються до виробників даного виду матеріалів.

Спочатку під залізничні рейки підкладали кам'яні бруски. Трохи пізніше камінь замінили деревом, яке не тільки володіло кращі амортизаційні якостями, але і було простіше в плані механічної обробки. Втім, ситуація кардинально змінилася тільки тоді, коли почалося виробництво залізобетонних шпал.

Трішки історії

Як вже було сказано, історія залізниць налічує кілька різновидів підпірок, які укладаються під рейки. Всі рішення мали ряд експлуатаційних недоліків. Наприклад, камінь був надзвичайно складний в обробці і мав нижчі амортизаційні властивості.

Крім того, незважаючи на гадану міцність, ці плити були не найбільш довговічним рішенням, так як внаслідок тривалого механічного впливу тріскалися і приходили в часткову або повну непридатність.

Трохи краще було з виробами з деревини. Такі шпали просмалівают для захисту від негативного впливу факторів зовнішнього середовища. Але деревина, рано чи пізно, незважаючи на спеціальну обробку, гниє. І, як результат, залізничні колії вимагають ремонту.

Незважаючи на непогані амортизаційні якості, деревина має один істотний недолік - це висока ціна пиломатеріалів, навіть з урахуванням простоти їх механічної обробки. Ситуація змінилася на краще в другій половині двадцятого століття, коли були розроблені перші шпали із залізобетону.

Незважаючи на те що дерев'яні вироби і по сей день застосовуються на другорядних гілках, саме залізобетонні конструкції небезпідставно вважаються найбільш сучасним і перспективним рішенням.

Основні характеристики

Інструкція застосування залізобетонних шпал на території пострадянського простору апробована протягом більш ніж 40 років.

Відповідно до ГОСТу 23009, сучасні бетонні шпали представляють собою рейкові опори, що виготовляються у вигляді брусів зі змінним розміром і формою перетину. Виріб армується арматурної дротом з діаметром перетину 3-6 мм в залежності від модифікації.

В процесі експлуатації виріб укладається поверх баластного шару. Стосовно до звичайних шляхах як баластної насипу застосовується великорозмірний щебінь, а при облаштуванні метрополітену застосовується бетонну основу плитного типу.

Вироби з напруженого залізобетону, використовувані в якості підрейкових опор, це оптимальне рішення, як для безстикових, так і для інших категорій шляхів.

Актуальність даних конструкцій пояснюється рядом технічних і експлуатаційних переваг, серед яких:

• тривалий експлуатаційний ресурс;
• оптимальні показники стійкості до негативних впливів факторів зовнішнього середовища;
• стійкість до механічних навантажень;
• несхильність до гниття протягом всього ресурсу експлуатації;
• можливість монтажу на шляхах з будь-яким рівнем завантаженості;
• відносно невисока ціна;
• мінімальні витрати, необхідні для експлуатаційного обслуговування;
• простота укладання і монтажу, в порівнянні з дерев'яними аналогами;
• абсолютна ідентичність типорозмірів форм і ваги, що гарантує зручність транспортування і відвантаження.

Чи є недоліки, здатні негативно позначитися на використанні цих ЗБВ?

Таких недостатков немного:

• По-перше, це можливість втомного руйнування бетонної конструкції і, як наслідок, необхідність періодичного огляду колій.
• По-друге, вага залізобетонної шпали (270 кг) робить неможливим її монтаж своїми руками без застосування спецтехніки. Тому, на відміну від дерев'яних аналогів, бетонні конструкції встановлюються за допомогою спеціалізованих шпалоукладчіков.

Сфера і умови застосування

Шпали, виготовлені із застосуванням попередньо напруженого залізобетону, повсюдно застосовуються при будівництві залізничних шляхів транспортного сполучення по всьому світу.

З огляду на різноманітність кліматичних умов, в яких здійснюється експлуатація цих виробів, а також різну ступінь механічних навантажень, до виробництва шпал, так само як і до якості готового виробу, пред'являються підвищені требованія.В підсумку, в залежності від сприятливості умов застосування, ці ЗБВ можуть використовуватися в теченіе30-60 років.

Повсюдне витіснення звичних дерев'яних підпор залізобетонними аналогами пояснюється не тільки міцністю і довговічністю, але і стислими термінами виготовлення.

Наприклад, для виробництва готових до монтажу ЗБВ необхідно всього лише кілька годин, що дуже зручно коли мова йде про будівництво великої гілки і необхідний постійний підвіз великих обсягів будматеріалів. Знову ж ЗБВ можна ремонтувати і адаптувати для експлуатаційних потреб застосовуючи алмазне буріння отворів в бетоні.

Важливо: Шпали, що виготовляються вітчизняними виробниками із застосуванням попередньо напруженого залізобетону відповідно до вимог ГОСТ, за несучою здатністю і матеріаломісткості перевершують зарубіжні аналоги.

Вимоги, що пред'являються до залізничних ж / б шпал

Як вже було сказано, експлуатаційні умови, в яких використовуються шпали висувають високі вимоги до технології виробництва цих ЗБВ і зокрема до технології виготовлення попередньо напруженого залізобетону.

До матеріалу і готового виробу пред'являються такі вимоги:

• міцність, Достатня для передачі сили попереднього напруження вже через кілька годин (час задається відповідно до модифікацією ЗБВ) по закінченню виробничого процесу.
• Максимально можливий ступінь однорідності консистенції свіжоприготованого бетону.
• Точність розмірів і форм - на порядок вище, ніж аналогічні вимоги, що пред'являються до інших категорій общеупотребимих залізобетонних і попередньо напружених залізобетонних конструкцій. Під цими вимогами маються на увазі допуски по куту нахилу, довжині і ширині окремих конструкційних елементів. Особливо строго контролюються розміри на ділянках примикання до рейок.

Важливо: На території Західної Європи технічні вимоги, що визначають якість вихідного матеріалу, що використовується при виготовленні залізобетонних шпал, регламентується стандартом EN 13230. Клас міцності вихідного матеріалу на вітчизняному виробництві визначається більш високими вимогами наведеними в ГОСТ 26633.

виробничі технології

Незалежно від того, планується фундамент із залізобетонних шпал або ж ЗБВ будуть використані за своїм прямим призначенням, міцність цих конструкційних елементів буде гарантована. Експлуатаційні якості готових виробів забезпечуються виробничими технологіями.

Незважаючи на те, що протягом п'ятдесяти з гаком років було апробовано чимало методів виготовлення шпал, сьогодні повсюдно застосовується чотири найбільш поширені виробничі технології, що відповідають вимогам міжнародних стандартів.

• Технологія карусельного типу з затримкою зняття форми. Особливість цього технологічного процесу в тому, що готова суміш заливається в форми і ущільнюється. Витяг вироби з форми здійснюється тільки після досягнення оптимальних показників міцності, достатніх для прикладання сили попереднього напруження. В процесі виготовлення застосовуються спеціалізовані розбірні касетні форми, які здатні вмістити до шести одиниць вироби. За рахунок застосування спеціальних механізмів натягу, забезпечується попереднє напруження арматурних прутів, яке згодом передається і на бетон і забезпечує оптимальне з ним зчеплення. Після того як залізобетонна шпала готова, форма може бути демонтована і відразу ж застосована для чергового виробничого циклу. Назва методу пояснюється типом виробничого процесу і конструкційними особливостями використовуваних форм, які розташовуються на транспортній системі карусельного типу. Такий метод отримав широке поширення в країнах Західної Європи і вважається найбільш перспективним і технологічним.
• Лінійна технологія. Незалежно від того, що виготовляється залізобетонна полушпала для рейкових кранів або повнорозмірне виріб, виробничий процес може бути реалізований на основі лінійної технології. В ході виробничого процесу застосовується конвеєр з рядом послідовно розташованих форм. Загальна довжина ланцюжка, як правило, становить не менше 100 метрів. У торцях форм застосовуються спеціальні пристрої, які не тільки закривають форму, а й передають попереднє напруження на арматурні прути. У міру висихання суміші зусилля передається на бетон.
• Технологія зняття форми з подальшим напругою.

В даному випадку в форми вставляються шаблони, які будуть визначати розташування металевої арматури. Потім бетон заливається в форми і ущільнюється.

У міру застигання, в товщу суміші вводяться металеві штирі, на які виявляється механічне зусилля. Через невеликий проміжок часу форма демонтується і витягуються шаблони. Перевага даного способу в тому, що процес по суті безперервний, а тому для отримання необхідного результату необхідно обмежена кількість форм.

• Технологія зняття форми з попереднім напруженням. У цьому випадку форма знімається так само швидко, як і в попередньому способі. Єдиною істотною відмінністю цього технологічного процесу є те, що напружує зусилля виробу передається не через штирі, а за допомогою рам.

Особливості монтажу, ремонту і утилізації залізобетонних шпал

Укладання залізничної колії із застосуванням ж / б шпал має ряд характерних особливостей.

Рейки і бетонні шпали, при спорудженні залізниць, монтуються на початку підготовлене полотно на основі земельного грунту, піску і щебеневої засипкі.Для того щоб запобігти пошкодженню шпал при проходженні поїздів і дбати про безпеку земляного полотна, потрібна спеціальна підготовка, яка полягає в пристрої піщаних смуг .

Укладання проводиться за допомогою механізованих комплексів, які дозволяють мінімізувати ступінь використання фізичної праці. В результаті знижується собівартість монтажного процесу, а крім того, скорочуються терміни реалізації укладання шляху в цілому.

Як раніше було сказано, експлуатаційний ресурс ж / б шпал обмежується 30-60 роками. Але такі параметри довговічності можливі тільки в тому випадку, якщо стан шляхів регулярно оглядається на предмет поломок і часткових деформацій.

Наприклад на експлуатаційний стан ЗБВ впливає стан шурупів, що кріплять підкладку до шпал. Якщо шуруп зламаний і неполадка своєчасно не виявлена ​​велика ймовірність того, що підкладка при проходженні складу буде бити по бетону, викликаючи в ньому втомна напруга. (Див. Також статтю Застигання бетону: особливості.)

Якщо це не дає бажаного після зриву головки шурупа, в порівняно невеликий проміжок часу в товщі бетону з'являються мікротріщини, які призводять до часткового або повного руйнування шпали.

Після закінчення експлуатаційного ресурсу або внаслідок природних руйнувань, шпали підлягають заміні. У той же час непридатні до використання ЖБДІ підлягають утилізації.

Так як різання залізобетону алмазними колами з метою подрібнення представляється невиправдано дорогим процесом, переробка здійснюється із застосуванням спеціальних механізованих комплексів. Основним робочим елементом комплексу є щокові дробарка, яка подрібнює ЗБВ до консистенції середньо або малорозмірних щебеню. (Див. Також статтю Зміцнення бетону: як зробити.)

Перероблені шпали згодом можуть бути застосовані в якості матеріалів для засипання котлованів або для формування насипів.

висновок

Тепер ви знаєте, скільки важить залізобетонна шпала, як вона виготовляється і які її експлуатаційні особливості. Треба думати, що застосування цих ЗБВ буде актуальним і затребуваним протягом довгого часу.

Адже навіть незважаючи на розробку повністю пластикових шпал в Японії, саме відповідність ГОСТ на залізобетонні шпали на меті гарантувати оптимальне поєднання міцності, довговічності і прийнятною вартістю. Більше корисної та цікавої інформації ви зможете знайти, подивившись відео в цій статті.