Какой щебень необходим для железных дорог

С конца 18 столетия, после внедрения технологии макадамизации (применяющейся и поныне для создания «подушек» всех современных дорог), щебень из твердых горных пород стал самым продаваемым стройматериалом на планете. На мелкофракционный гранит и габбро стали укладываться покрытия дорог любого вида – будь это бутовый камень, брусчатка гранитная колотая, брусчатка пилено колотая, различных типов брусчатка тротуарная, битум, асфальт или бетонные плиты. Еще более важную роль играет щебень в формировании железнодорожных насыпей – составляя почти 100% общего объема материалов, используемых при создании так называемых балластных призм, на которые укладывается рельсово-шпальная конструкция.

Сыпучий балласт

Щебневая основа трапециевидных основ железнодорожных путей в терминах этой транспортной сферы именуется балластом (входящим в верхнее строение пути) – заполняющим все пространство между грунтом и рельсово-шпальным полотном. Необходимость в столь массивных размерах этих трапециевидных призм диктуется огромными (в тысячи тонн) вертикальными нагрузками, которые оказывают на рельсовые пути проходящие по нему составы. Многометровый балласт при этом является гарантом горизонтальной и вертикальной устойчивости общей конструкции – а применение в нем исключительно твердых скальных пород продиктовано технической и эксплуатационной необходимостью. И чем качественнее и совершеннее конструктивно будет щебневая основа – тем безопаснее окажутся перевозки людей и грузов, выше допустимые скорости поездов, долговечнее верхнее строение пути и меньше затраты на обслуживание и ремонт.

Эксплуатационные требования

Балластная подушка обязана:

• максимально равномерно распределять по всей площади полотна давление, передающееся со шпал;
• гарантировать отсутствие смещений рельсово-шпальной конструкции в любом направлении;
• позволять оперативное проведение выправлений геометрии профиля, компенсирующее остаточные деформации – методами рихтовки, подбивки, подсыпки и т.д.;
• обладать абсолютно надежными дренажными свойствами, не допуская, за счет накапливания воды, вспучивания пути в зимний период и проседания при излишнем пересыхании – в летний;
• обеспечивать оптимальный коэффициент упругости конструкции (в том числе при использовании железобетонных шпал);
• иметь минимальные параметры электропроводности (необходимые для корректной работы аппаратуры железнодорожных рельсовых цепей при любых показателях влажности).

Физико-технические требования

К сыпучим материалам основы, в свою очередь, предъявляются следующие требования:

• обладая максимальной твердостью, устойчивости к сжатию и плотностью фракционных элементов, обеспечивать высокие амортизационные свойства конструкции в целом;
• размеры фракций не должны быть слишком крупными (что не позволит добиться необходимой степени горизонтальности рельефа под шпалами) и слишком мелкими (что нарушит стабилизацию рельсово-шпальной конструкции);
• геометрическая форма большинства элементов должна приближаться к кубу (фигуре, обеспечивающей максимальное распределение нагрузки с одновременным наивысшим показателем износостойкости);
• небольшая часть зерен должны иметь иглообразную или лещадную форму (для расклинивания и прошивания объема призмы в целом).

Таким образом, идеально подходящим под все эти требования является именно гравий твердых горных пород (гранит, габбро и камни их групп). Ранее на путях с максимальной нагрузкой использовался и асбестовый балласт, обладающий еще более высокими физико-техническими характеристиками – прежде всего за счет возможности лучше противостоять загрязнению. Однако, по современным экологическим нормам, этот материал не выдерживает никакой критики – он попросту ядовит, и потому повсеместно выводится из эксплуатации.