ШПАЛА ИЗ БЕТОНА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
SLEEPER OF CONCRETE FOR RAILWAYS

Изобретение относится к верхнему строению пути, а именно к шпалам из бетона, естественного или искусственного камня с арматурой или усилением.
Известны шпалы железобетонные для железных дорог (ГОСТ Р 54747 - 2011. Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2012), состоящие из бруса специального профиля и металлической арматуры, изготовленные из напряженного железобетона.
Недостатком железобетонной шпалы является электропроводность, значительная масса, высокая стоимость из-за применения металлической арматуры, а также коррозионная неустойчивость
Известна также шпала бетонная (Пат. ПМ №126710, МПК Е01В 3/00. Король М.А., Богатина А.Ю., Курочка П.Н., Моргун Л.В. Шпала бетонная. - Опубл. 10.04.2013), представляющая собой параллелепипед, симметричный относительно вертикальной оси, с коническими сквозными отверстиями для крепления рельсов, выполненная из фибробетона на минеральном связующем, армированного отрезками минеральных или органических волокон, их различными комбинациями.
Недостатком данной полезной модели является то, что признаки даны в неопределенной общей форме, по которым невозможно изготовить конкретную рабочую шпалу, определить достигаемый технический результат.
Цель предлагаемого изобретения - исключить электропроводность, снизить массу шпалы, повысить прочность и долговечность.
Указанная цель достигается тем, что металлическую арматуру заменяют полимерной арматурой.
Сущность изобретения заключается в том, что рабочая арматура выполнена из четырех стеклопластиковых стержней диаметром 5÷10 мм с периодическим профилем, расположенных в объеме шпалы по всей ее длине, при этом расстояние от верхней поверхности бетона до крайнего верхнего ряда рабочей арматуры составляет не менее 25, а от нижней поверхности бетона до крайнего нижнего ряда рабочей арматуры - не менее 30 мм, а в объеме бетон армирован кусками полимерной фибры с рельефной поверхностью размером до 100 мм, которые добавлены в состав сухой шихты бетона.
На фиг.1 представлено поперечное сечение бетонной шпалы 1 и бетона 2 с арматурой из стеклопластиковых стержней, где 5 - верхний ряд рабочей арматуры, 4 - нижний ряд рабочей арматуры, а в объеме бетона 2 хаотично расположены куски полимерной фибры 3.
Предлагаемое устройство изготавливают следующим образом.
Деревянные шпалы имеют ряд недостатков - небольшой срок службы, большой расход древесины, неоднородность упругих свойств пути по длине, поэтому большое распространение получили бетонные шпалы специального профиля с размещенной внутри них металлической арматурой. Железобетонные шпалы имеют ряд преимуществ - долговечность, стабильность ширины рельсовой колеи, однородность упругих свойств по длине пути.
Однако железобетонные шпалы являются электропроводными, что может привести к замыканию сигнального тока в рельсовых цепях, в связи с чем необходимо использовать изолирующие элементы в промежуточных рельсовых скреплениях, которые обладают низкой надежностью, вследствие чего часто выходят из строя.
При приготовлении бетона для предлагаемой шпалы для железных дорог составляют сухую шихту, в которую, кроме стандартных составляющих: цемента, песка, щебня, добавляют куски полимерной фибры с рельефной поверхностью размером до 100 мм, а рельефная поверхность фибры улучшает ее сцепление с бетоном. Приготовленный таким образом бетон заливают в стандартные формы.
Стеклопластиковые стержни имеют периодический профиль (ГОСТ Р 54747 - 2011. Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2012. С.9-10), что улучшает их сцепление с бетоном. Количество стержней в шпале - четыре и диаметр стержней выбран исходя из стандартного числа металлических стержней, так как стеклопластик обладает прочностью на разрыв почти в 3,5 раза выше (http://www.armaplus.ru/), чем металлическая арматура, что обеспечит необходимую прочность предлагаемой шпале.
Так как куски полимерной фибры в объеме бетона упрочняют бетон, то защитный слой в 25 и 30 мм верхнего и нижнего рядов стеклопластиковых стержней от верхней и нижней поверхностей бетона будет обеспечивать защиту арматуры от повреждений.
Как стеклопластиковые стержни, так и полимерная фибра не являются электропроводным материалом, что исключает использование изолирующих элементов в промежуточных рельсовых скреплениях.
Таким образом, предлагаемая шпала из бетона для железных дорог позволяет исключить электропроводность шпалы, снизить массу шпалы за счет уменьшения веса арматуры, повысить прочность за счет объемного армирования бетона, увеличить долговечность за счет исключения коррозии.