Якість залізничних конструкцій багато в чому визначається якістю використовуваних матеріалів. Шпали - найважливіший компонент системи залізниць. Вони - основа залізничної інфраструктури. Ця продукція забезпечує захист основи від руйнування внаслідок механічного впливу, тим самим створюючи умови для безпечного та ефективного транспортування, також вони відповідають за стабільність рейок, якими рухається склад.
Незважаючи на появу бетонних і сталевих варіантів, залізничні шпали з твердих порід дерева не втратили актуальності в Україні. Це пояснюється їхніми унікальними властивостями та перевагами:
Дерев'яні шпали цінують за міцність, жорсткість і довговічність. Вони витримують вагу поїздів і зберігають стійкість залізничної колії.
Жорсткість шпал сприяє збереженню їхньої цілісності при вигинах під навантаженням.
Шпали з дерева зберігають стабільність розмірів, не схильні до деформації.
Дерев'яні шпали не розтріскуються і витримують високі навантаження під вагою рухомого поїздів.
Надійне зчеплення з основою з щебеню запобігає зміщенню виробів під час бічних впливів, наприклад, під час прискорення і гальмування поїздів.
Довговічність дерев'яних шпал забезпечує стійкість до гниття, шкідників і атмосферних впливів.
Використання дерев'яних шпал має екологічні переваги, оскільки це поновлюваний і стійкий ресурс.
Економічна ефективність дерев'яних шпал є ще одним вирішальним фактором їхнього широкого використання в залізничній інфраструктурі. Початкова вартість дерев'яних шпал може бути вищою, ніж з інших матеріалів, таких як бетон або сталь. Однак тривалий термін служби, довговічність і стійкість до гниття і комах роблять дерев'яні шпали більш економічним варіантом у довгостроковій перспективі. Використання дерев'яних шпал може знизити витрати на технічне обслуговування і збільшити термін служби залізничної інфраструктури, що з часом призведе до значної економії витрат.
Завдяки своїм властивостям залізничні дерев'яні шпали мають широкий спектр застосування. Вони використовуються для будівництва магістральних шляхів, стрілочних переводів, мостів і тунелів.
Особливості виробництва
Дерев'яні залізничні шпали виробляють із різних порід деревини. Процес передбачає кілька етапів:
- вибір сировини;
- розпилювання колод на вироби необхідної форми та розміру;
- просочення шпали консервантами й антипіренами для продовження терміну їхньої служби.
Розміри шпал визначаються шириною колії та відстанню між рейками. Обробка шпал з деревини консервантами і антипіренами дуже важлива для продовження їхнього терміну служби. Просочення шпал від гниття необхідне, оскільки залізничні шпали піддаються суворим умовам навколишнього середовища, таким як вологість і високі температури. Консерваційна обробка включає просочення шпал хімічними речовинами, що запобігають гниттю і пошкодженню комахами. Вогнезахисне просочення для шпал потрібне для зниження ризику виникнення пожежі в залізничній інфраструктурі.
Як відбувається просочення шпал
Чим просочують шпали? Шпали з деревини поміщаються в камеру, в якій створюється вакуум. Це потрібно, щоб видалити з пор дерева повітря. Далі вироби обробляють креозотом. Креозот - це інсектицидний масляний склад, який робить деревину водонепроникною та імунізує її, захищаючи від гниття і пошкодження шкідниками. Просочувальний агент являє собою вугільний дистилят, що утворюється в процесі виробництва сталі. Цей побічний продукт сталеливарної промисловості те, чим раніше просочували шпали - останні 150 років. Сьогодні технологію модернізовано. Всі небезпечні токсини видаляються з маслянистої речовини, і зберігаються тільки безпечні компоненти, необхідні для просочення. Креозот володіє прекрасними властивостями, такими як токсичність щодо дереворуйнівних організмів, водовідштовхувальні властивості і низька корозійна активність металевого кріплення.
Історична довідка: Історія дерев'яних залізничних шпал у складі верхньої будови колії така ж давня, як і сама залізниця. На зорі європейської залізничної промисловості різні типи шпал виготовляли з деревини. Однак низька природна довговічність необробленої деревини визначає їхній термін служби. Він становить від 6 до 8 років. Щоб цей період було збільшено, наприкінці 18 століття було розпочато консервацію дерев'яних шпал шляхом просочення.
Щоб забезпечити проникнення просочення на глибину, у камері збільшують температуру. Консервант для деревини вводиться в деревину за допомогою закритих систем з негативним і позитивним тиском. Далі шпали висушуються. Тобто весь процес має такий вигляд:
- Всередині закритого автоклава шпали піддаються вакуумній фазі.
Під тиском і за високої температури в автоклав подається консервант.
- Вироби просушуються (під впливом вакууму).
Просочення шпал креозотом триває від 24 до 36 годин, залежно від початкового вмісту вологи в деревині. За правильного застосування всі процеси призводять до оптимізованого, глибокого і рівномірного розподілу захисного засобу в просоченій зоні. Шпали, що пройшли обробку креозотом, набувають характерного темного кольору і специфічного хімічного запаху. Креозотове просочення, хоч і запобігає руйнуванню деревини, в деяких європейських країнах заборонене, оскільки точаться суперечки про його екологічну безпеку.
Структура шпали, її щільність і якість після обробки залишається незмінною. На поверхні утворюється захисний шар, який відштовхує вологу і запобігає руйнуванню дерева через вплив негативних зовнішніх факторів.
Шпали, просочені креозотом, перевіряються і тестуються, щоб виробник міг гарантувати, що вони відповідають необхідній якості. Креозот - не єдина речовина, якою обробляють шпали. Також просочення шпал з дерева в Україні застосовують розчини різних мінеральних солей: фтористого натрію або хлористого цинку. Іноді використовують речовину під назвою елемсепт. Це антисептичний склад, яким шпали обробляють для підвищення експлуатаційних характеристик. Після обробки цією речовиною шпали набувають зеленуватого відтінку. Різкий запах у виробів відсутній.
У сертифікаті, який супроводжує партію продукції, вказують, чим просякнуті залізничні шпали. З урахуванням наданих виробником даних покупець може визначити, який ступінь захисту у цього матеріалу. Залежно від того, чим просякнуті дерев'яні шпали, їхній термін служби становить 15-25 років.
Купити просочені шпали
Ціна непросочених шпал нижча, ніж просочених виробів. Тому покупців часто цікавить, чи можна купити необроблені матеріали для будівництва залізничної дороги і обробити її захисними складами самостійно.
На жаль, цей варіант доступний далеко не всім компаніям. Нормативи, що регламентують будівництво залізничної дороги, чітко наказують використання просочених виробів. Але виконати процес із дотриманням технології, не маючи спеціального автоклавного обладнання та досвіду, неможливо.
