ШПАЛА ИЗ БЕТОНА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ (ВАРИАНТЫ)
CONCRETE SLEEPER FOR RAILROADS (VERSIONS)

Изобретение относится к верхнему строению пути, а именно к шпалам из бетона, естественного или искусственного камня с арматурой или усилением.
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 армирования, изготовленные из напряженного железобетона.
Недостатком железобетонной шпалы является электропроводность, значительная масса, высокая стоимость из-за применения металлической арматуры.
Цель изобретения - исключение электропроводности, снижение массы и стоимости шпалы.
Указанная цель достигается тем, что металлическую арматуру заменяют композитной, полимерной арматурой.
3
Сущность изобретения заключается в том, что арматура выполнена из кусков полимерной ленты с волнообразной поверхностью, плотностью 0,85÷0,99 т/м, с размером кусков 30÷80 мм, которые вносятся в бетон перед заполнением бетоном формы, располагаются в бетоне хаотично, при этом расход полимерной ленты на один кубический метр бетона составляет 0,005÷0,01 кубического метра, причем в каждом кубическом метре содержится 0,4÷0,9 миллиона кусков полимерной ленты, а сущность изобретения по п.2 заключается в том, что арматура выполнена из композитного полимерного материала в форме стержней с рельефной поверхностью длиной 2,7÷3,0 м и стандартным количеством их в объеме шпалы, при этом в качестве композитного полимерного материала использованы стеклопластик в форме стержней диаметром 2÷10 мм и углеволокно в форме стержней диаметром 1÷6 мм.
На фиг.1 представлено поперечное сечение бетонной шпалы 1 с размещенными в ней кусками полимерной ленты 2, на фиг.2 и 3 представлены поперечные сечения бетонной шпалы 1 с размещенной в ней арматурой из стеклопластика 3 и углеволокна 4.
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.
Предлагаемое устройство - шпала с композитным, полимерным армированием - позволяет не только устранить вышеназванные недостатки, но является перспективным продуктом, так как открывает возможность создать специальные полимерные материалы для железнодорожных шпал. Например, стеклопластик (http://www.armaplus.ru/) и углеволокно (http://www.rusnanonet.ru/products/77620A) обладают небольшим весом и стоимостью, коррозионной стойкостью, крепче на разрыв в 3,5 раза, долговечны, не электропроводны.
В варианте 1 (фиг.1) применяют полимерную ленту, изготовленную из полимерных нитей с высокой прочностью на разрыв, что придает полимерной ленте необходимую прочность. Волнообразная поверхность ленты улучшает ее сцепление с бетоном, небольшая плотность полимерной ленты позволяет при небольшом, по сравнению с бетоном, объеме добавлять в бетон очень большое количество кусков (0,4÷0,9 миллиона), что обеспечивает заполнение бетона по всему объему шпалы и нивелирует хаотичность расположения кусков.
В варианте 2 (фиг.2 и 3) для армирования применяют композитный полимерный материал в форме стержней диаметром 2÷10 мм для стеклопластика и 1÷6 мм для углеволокна (для металлической арматуры диаметр проволоки может колебаться от 3 до 14 мм. ГОСТ Р 54747-2011), что обеспечивает их стандартное количество в шпале.
Рельефная поверхность стеклопластиковых стержней обеспечивается выпуклой винтообразной нарезкой, а у углеволоконных стержней шероховатостью, что позволяет применять арматуру без концевых анкеров. Длина стержней 2,7÷3,0 м обусловлена размером шпалы.
Таким образом, предлагаемая конструкция шпалы из бетона и композитного полимерного материала исключает электропроводность, что позволяет избавиться от неметаллических элементов промежуточных рельсовых скреплений, предназначенных для изоляции рельсов от шпал, имеет меньший вес за счет низкой плотности и меньшую стоимость шпалы за счет низкой стоимости арматуры.