Железнодорожное полотно — высокотехнологичная и сложная конструкция, поэтому при проектировании и строительстве учитываются все нюансы, исключающие малейшие ошибки даже в мелочах, поскольку масса пассажирского поезда составляет минимум 1235 тонн, а грузовой может весить более 5000 тонн.
Железнодорожный путь состоит из трех основных составляющих, одним из которых является основание — щебневая насыпь определенной фракции (балластный слой). Такой метод устройства железной дороги является самым практичным. Выясним, какой щебень используется для железной дороги.
Функции, за которые отвечает балластная прослойка, это:
- создание опорной поверхности для шпал;
- распределение нагрузок на полотно во время прохождения по ЖД-путям поездов.
- обеспечение стойкости по горизонтали и вертикали при влиянии динамических нагрузок от прохождения поездов, а также атмосферного влияния;
- формирование оптимального уровня упругости подрельсового основания;
- образование дренажной системы, которая способствует выводу влаги в периоды выпадения осадков;
- предотвращение появления излишней влаги или пересыхания в грунте, а также снижение потери несущих способностей;
- создание условий улучшения параметров долговечности всех железнодорожных конструкций.
Балластная прослойка должна соответствовать определенным параметрам по прочности, надежности и сопротивлению механическим и динамическим нагрузкам.
Какой щебень используется для железной дороги
Поскольку применение щебня для железной дороги — ответственная задача, требования к камню предъявляются гораздо выше, чем к подобному материалу, используемому в промышленно-гражданском и дорожном строительстве. Они обозначены в требованиях ГОСТа 7392-2014 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия». Согласно нормативному документу щебень разделяют на три категории: «В», «1», «2». Эти варианты должны соответствовать условиям по физическим и механическим свойствам. Так номинальный размер зерен щебня для железнодорожного строительства:
- категория «В» фракция щебня — от 22,4 до 63 мм.
- категория «1» — от 30 до 60 мм.
- категория «2» — от 25 до 60 мм.
Фракция представляет собой размер зерен материала от минимального показателя к наивысшему.
Виды щебня
Материал разделяют в зависимости от происхождения горной породы, из которой его изготовили. Выделяют следующие виды:
- Магматические. Материал получился в результате извержения магмы. Такой щебень актуален в строительных работах, благодаря своим уникальным качествам по прочности и другим техническим показателям и параметрам. К группе относится такая порода, как гранит, габбро, диорит, базальт и другие породы.
- Метаморфические. Такой материал формировался постепенно из магматических и осадочных пород в результате влияния повышенных температур и давления. Сюда стоит отнести кварциты, мраморы, милониты.
- Осадочные. К таким породам относятся гравий, галечник, известняк, гипс. Они получились в результате глобальных изменений при разрушении горных пород под влиянием неблагоприятных природных факторов и температурных колебаний.
Согласно нормативам ГОСТа 7392-2014 года для создания насыпи, балластного слоя железнодорожного пути можно использовать любые разновидности щебня, но сырье должно соответствовать требованиям нормативного документа.
Лещадность
На плотность щебня для железной дороги, как и других строительных объектов, влияет лещадность. Она определяется по форме зерен щебня, и разделяется на две основные группы:
- правильная форма, кубовидная.
- неправильная форма, лещадная.
К лещадной группе относят зерна с конфигурацией игл или пластин. Щебень с высокой лещадностью несильно уплотняется, и между элементами остается большое количество пустот, что плохо сказывается на состоянии балластного слоя из-за предпосылок к деформациям насыпи. Лещадными камнями считаются элементы, у которых отношение длины к ширине и толщине может равняться или быть больше трех. При этом в балластной прослойке лещадные камни должны присутствовать, так как они скрепляют кубовидные, правильные зерна, прошивая собой балластную прослойку, производя ее расклинивание, что увеличивает стойкость к механическим и динамическим нагрузкам. Согласно ГОСТ 7392-2014 содержание лещадных зерен в каждой категории соответствует:
- щебень категории «В» — 15%.
- щебень категории «1» — 15%
- щебень категории «2» — 18%.
Кроме того, с учетом требований ГОСТ в щебне должны присутствовать так называемые длинные камни, где длина равна 100 мм. Для любых вариантов такого щебня содержание длинных камней должно соответствовать 6% или меньше.
Одним из самых важных показателей для щебня, который определяет его сферу использования, является прочность. Именно этот показатель отражает способность щебня к сопротивлению механическим и динамическим нагрузкам. Марка обозначается литерой «М». И этот показатель бывает от М200 до М1400. При этом важно учитывать, что в государственном стандарте прочность щебня для балластного слоя характеризуется двумя характеристиками: истираемостью и сопротивляемостью удару.
Истираемость
Этот показатель определяется твердостью породы, из которой изготовлен щебень, чем она тверже тем ниже её способность к изменениям под воздействием истирающей нагрузки и при этом не разрушаться. В железно-дорожном ГОСТе указаны требования к потере массы щебня от общей массы:
- щебень категории «В» — менее 12%.
- щебень категории «1» — менее 15%.
- Щебень категории «2» — менее 20%.
Определяется эта характеристика в специальном полочном барабане и измеряется по изменению зернового состава пробы.
Сопротивляемость удару
Определяется этот показатель на специализированном оборудовании, которое называется Копер. Задача — определить потерю массы щебня под воздействием удара. Так для:
- категории щебня «В» — менее 4%.
- категории материала «1» — менее 4%.
- категории материала «2» — менее 10,5%.
Кроме того ГОСТ определяются допустимые электроизоляционные свойства, поскольку щебень в балластной насыпи должен обеспечить нормальную работу цепей автоблокировки независимо от погодных условий. Для этого проводятся дополнительные испытания и коэффициент не должен превышать 0,32 см/м для всех категорий щебня.