Шпалы пропитывают креозотом. Шпалы

ШПАЛЫ , рельсовые опоры ж.-д. пути, которые укладываются поперек пути, перпендикулярно к его продольной оси. Благодаря тому, что шпалы подводится под оба рельса колеи, получается прочная, жесткая связь между рельсами (фиг. 1). Шпалы, именуемые также поперечинами , делают из различных материалов: дерева, металла и железобетона. В настоящее время особенно широкое, повсеместное распространение получили шпалы из дерева.

Деревянные шпалы для ж. д. представляют собой отрезки ствола дерева (тюльки) с двумя параллельно спиленными или отесанными гранями; эти грани называются постелями (верхняя и нижняя постель шпалы ). В зависимости от способа изготовления шпалы подразделяются на: 1) пластинные (получаемые из половины шпальной тюльки, распиленной вдоль), 2) брусковые (из целых тюлек - путем опиловки или отески их с двух или четырех противоположных сторон).

В зависимости от размеров, длины и поперечного сечения шпалы делятся на семь типов: 0; I; II; III; IV; V и VI. Шпалы типов 0, I, III и V изготовляются как брусковые, типов II, IV и VI - как пластинные (фиг. 2).

Деревянные шпалы делают из дуба, сосны, бука, ели, кедра, лиственницы, пихты и других древесных пород. Из указанных пород древесина дуба обладает наибольшей твердостью и наибольшей долговечностью даже не в пропитанном антисептиками состоянии. Тем не менее, применение дубовых шпал ограничено как у нас, так и за границей тем, что дубовых лесов сравнительно мало. Недостатком дубовых шпал является их способность растрескиваться, а также их кривизна. Особенно широкое распространение, как у нас, так и за границей имеют сосновые шпалы. Древесина сосны хотя и не обладает такой твердостью, как дуб, но зато отличается прямизной, не обладает способностью растрескиваться, значительно дешевле дуба и прекрасно принимает пропитывающие вещества. Древесина бука в непропитанном состоянии очень недолговечна. Средняя продолжительность службы у нас непропитанных шпал дубовых 8-10 лет, сосновых 4-5 лет, еловых 3-4 г., буковых 3 г. Выходят шпалы из строя по двум причинам: от гниения и от механического износа. Основной причиной гниения являются грибы. В дубовой шпале, пораженной грибом Daedalea quercina, появляются трещины вдоль сердцевинных путей. Этот гриб вызывает сильное и быстрое разрушение. Грибы, вызывающие окрашивание древесины - синеву (которая появляется в заболони в виде сплошного кольца или в виде отдельных пятен), причиняют вред очень незначительный. На технические качества древесины, как крепость, синева влияния почти не оказывает. Грибы м. б. убиты различными ядовитыми веществами и не только такими сильными, как сулема, но и такими, как, например, дубильные вещества (таннин); поэтому такие лиственные породы, в древесине которых содержатся дубильные вещества, способны оказывать сопротивление развитию грибов. Смола хвойных деревьев также препятствует развитию грибов. Некоторые специалисты полагают, что такое благоприятное влияние смолы объясняется не ее токсическим воздействием (ядовитостью), а механическим: смола препятствует проникновению гриба в древесину.

Для предохранения шпал от гниения обычно применяют пропитку их различными антисептиками. Для получения наилучших результатов пропитки необходимо выбрать антисептик, определить необходимое количество антисептика и выработать метод его применения. Все антисептики можно разделить на две группы: 1) антисептики минерального происхождения (нейтральные соли кислот соляной, серной, фтористоводородной и др.), а именно сулема (HgCl 2), фтористый натр (NaF), медный купорос (CuSО 4 5H 2 О), хлористый цинк (ZnCl 2); 2) антисептики органические (различные масла, приготовленные из смол, получаемых из сухой перегонки каменного угля, дерева и др.), а именно: креозот (креозотовое масло каменного угля, бурых углей или древесной смолы), гудрон, асфальт и др. В последнее время употребляют комбинированные антисептики (смеси некоторых солей с органическими препаратами), например, смесь фтористого натрия в количестве около 90% с различными органическими веществами, которые содействуют более прочному удержанию фтористого натрия в древесине; другим примером может служить смесь креозота (25%) с сырой нефтью (75%). В последнее время стали применять эмульсии - смеси воды с какой-нибудь нерастворимой в ней жидкостью, находящейся в мелкораздробленном состоянии. Капельки эмульгированного масла д. б. таких размеров, чтобы проходить в поры древесины пропитываемой шпалы. Размеры капелек не превосходят 1 мкм. В качестве примера дается состав эмульсии - креозонафт : 2% каменноугольного креозотового масла, 2% нафтеновых кислот, 0,5% аммиака (25%-ного), 95,5% воды. Перечисленные антисептики можно характеризовать т. о.: сулема очень ядовита и опасна для рабочих; теперь не употребляется. Медный купорос вредно действует на металлические части, обладает слабыми антисептическими свойствами. Хлористый цинк обладает слабыми антисептическими свойствами. Фтористый натрий - прекрасный антисептик, особенно в виде комбинированных антисептиков. В виду наличия богатых месторождений фтористых материалов в Туркестане и Забайкальской области этот антисептик должен получить у нас большое распространение. Креозот - наилучший антисептик для консервирования дерева. Водою из древесины не выщелачивается и не действует вредно на металлические части. Комбинированные антисептики дают прекрасные результаты (4,5 кг смеси фтористого натрия достаточно на 1 м 3 дерева). Прекрасные результаты дают и эмульсии.

При выборе антисептика наилучшим решением можно считать такое, при котором срок службы шпалы, зависящий от степени ее загнивания, был бы одинаков со сроком, зависящим от механического износа, т. е., другими словами, следовало бы выбрать такой антисептик, который сделал бы шпалу способной прослужить как раз столько лет, через сколько она будет изъята из пути вследствие механического износа. Так, у нас до реконструкции нашего пути при очень быстром механическом износе шпал (примерно около 10 лет) выбор падал на дешевый антисептик - хлористый цинк, при пропитке которым срок службы шпалы в зависимости от гниения также доходил лет до 8 или 10. В настоящее время, когда по плану реконструкции нашего пути предположено предохранять шпалы от указанного выше быстрого механического износа путем увеличения площади подкладок под рельсом и другими способами, вводится пропитка креозотом. Срок службы сосновой шпалы, пропитанной креозотом, равен 15-20 лет, пропитанной хлористым цинком - около 10 лет и не пропитанной - около 5 лет.

Наиболее распространен способ пропитки путем нагнетания антисептика под давлением. Пропитка происходит в пропиточных цилиндрах из железа или стали, рассчитанных на давление в 8 atm. Размеры цилиндров рассчитаны на помещение в них 6 или 4 вагонеток; на вагонетку помещается 40 шпал. Сам процесс пропитки происходит или по способу полного поглощения или по способу ограниченного поглощения. Способ полного поглощения заключается в том, что после загрузки цилиндра вагонетками со шпалами крышка цилиндра герметически закрывается и в цилиндре держится вакуум не менее 15 мин. для постепенного высасывания воздуха из древесины. После этого цилиндр наполняют антисептическим раствором. Затем происходит нагнетание раствора под давлением около 8 atm в течение не менее 30 мин. В виду неэкономичности способа полного поглощения в настоящее время получил широкое распространение (как в Европе, так и в Америке) способ Рюпинга - способ ограниченного поглощения , при котором тонким слоем антисептика обмазываются лишь стенки клеток древесины и не заполняются пустоты в древесине, что имеет место при полном поглощении. Процесс пропитки: сначала в герметически закрытый цилиндр со шпалами нагнетают воздух под давлением до 4 atm; такое давление поддерживается около 10 мин.; затем цилиндр наполняют нагретым раствором (креозотом до 95°С); после этого раствор (креозот) нагнетают в шпалы под давлением 5-8 atm в течение 30 мин., далее креозот удаляют, и в цилиндре производится разрежение до 65 см рт. ст. Вакуум поддерживают в течение 15 мин. К концу третьей операции воздух находится в сжатом состоянии и количество раствора в шпале 14-18 кг. Во время четвертой операции сжатый воздух выталкивает часть раствора (креозота) обратно и при этом смазывает раствором стенки клеток. Остается в шпале раствора около 7 кг. Помимо предохранения шпалы от гниения необходимо предохранить ее от механического износа. Сюда относятся все те мероприятия, которые направлены к тому, чтобы защитить шпалу от повреждения ее в тех местах, где она соприкасается с рельсом, или в тех местах, куда забиваются костыли (или шурупы), а именно укладка подкладок, увеличение размеров этих подкладок, более прочное соединение подкладок со шпалой, просверливание дыр перед забивкой костылей, применение всякого рода втулок.

С технической точки зрения древесная шпала бесспорно является наилучшей, что объясняется гл. обр. тем, что она отличается большой упругостью, благодаря которой путь не дает жестких ударов, присущих например пути на металлических шпалах; затем деревянная шпала отличается устойчивостью (благодаря глубокому положению опорной поверхности), удобной подбивкой и дешевизной. В СССР металлические шпалы совсем не употребляются. На фиг. 3 дана металлическая шпала, употребляемая в Германии, и на фиг. 4 - шпала конструкции Шейбе (Германия).

Шпала эта полая, с нижним продольным прорезом и клинообразной нижней поверхностью. Внутренность ее заполняется щебнем. Благодаря нижнему прорезу поперечина эластична, смягчает удары подвижного состава. Несмотря, однако, на все достоинства указанной шпалы, даже по мнению изобретателя Шейбе, она никогда не вытеснит деревянной шпалы. Срок службы металлической шпалы 20-25 лет. Кроме указанных за границей имеют некоторое распространение железобетонные шпалы. В СССР железобетонные шпалы уложены лишь в виде опыта. Шпалы состоит из металлического каркаса, втопленного в бетон. Поперечное сечение обычно имеет форму трапеции. Иногда сечение меняется по длине шпалы. К достоинствам железобетонных шпал надо отнести: возможность придать ей любую форму и большую устойчивость благодаря ее большому весу (150 кг), к недостаткам - возможность растрескивания под влиянием динамических ударов колес подвижного состава. Длина шпал разных типов - 2,50 и 2,10 м; размеры поперечного сечения шпарутки (в см) устанавливаются согласно фиг. 2. Древесина шпал должна быть здоровая. Шпалы, изготовляемые из тонкомерных тюлек (диаметром 23-31 см), как правило д. б. с неотесанными и с неопилеными боковыми сторонами. При изготовлении шпал из тюлек более указанного диаметра допускается опиловка или отеска боковых сторон, причем в этом случае у чистообрезных шпал (прямоугольной формы) д. б. сохранены размеры нижней постели и толщины, а у шпал, заготовленных с обливинами, кроме того и размер верхней постели. Распиловка д. б. правильная, отеска - гладкая и ровная, постели д. б. параллельны. Шпалы должны быть очищены от коры и луба и торцованы. Сучки д. б. обрезаны или обрублены в уровень с поверхностью шпалы. Не допускается заделка пороков с помощью вкладышей и пробок, а также зачистка гнили.

Шпалы д. б. рассортированы по породам и по типам и для хранения д. б. выложены на сухих возвышенных местах, очищенных от щепы, строительного мусора и травы летом, а зимой - очищенных от снега до земли. Шпалы должны быть сложены в клетки или штабели на подкладках из окоренной здоровой древесины толщиной не менее 15 см, с прокладками между рядами и с промежутками в рядах между отдельными шпалами не менее 5 см. Промежутки между штабелями д. б. не менее 1 м с разрывом в 4 м через каждые 5 штабелей. Учет шпал производится поштучно.

Деревянные шпалы практически не изменили свою форму за последние 140 лет. На первых железных дорогах укладывали пропитанные шпалы, древесина которых выходила из строя через 8 - 12 лет. Следует отметить, что уже при строительстве дороги С.-Петербург - Москва шпалы пропитывали под давлением. В настоящее время на всех дорогах мира в путь укладываются деревянные шпалы, пропитанные антисептиком, что повышает срок их службы не менее чем в 2 раза.

В ходе развития и модернизации мир освоил производство железобетонных и металлических шпал, срок службы которых достигает 50-60 лет. Однако о этой категории шпал мы подробно поговорим в следующих статьях.Итак, предназначение шпал - опора для рельсов в виде брусьев. Деревянные шпалы обладают многими достоинствами: упругость, лёгкость обработки, высокие диэлектрические свойства, хорошее сцепление с щебёночным балластом, малая чувствительность к колебаниям температуры. Важнейшим свойством является возможность расширения рельсовой колеи в кривых радиусом менее 350 м.
В зависимости от назначения деревянные шпалы изготавливаются трех типов, отличающихся размерами трех типов (схема 1):
ɪ - для главных путей;
ɪɪ - для станционных и подъездных путей;
ɪɪɪ - для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий.

• Шпала 1 типа, пропитанная - используется для главных путей

• Шпала 2 типа, пропитанная - используется для подъездных и станционных путей

Порода древесины для шпал может быть различной от красного клена и эвкалипта до сосны, на ваше усмотрение. Для предотвращения гниения шпалы пропитывают антисептиками. Антисептики в 21 веке различны, хотя в основном используют креозот. В таблице ниже разберемся почему. Таблица сравнения антисептиков:

* Классы защиты древесины по ГОСТу 20022.2-80:
IX-X: изделия, подвергающиеся воздействию атмосферных остатков (верхние строения открытых сооружений);
XI-XIII: изделия, подвергающиеся воздействию почвенной влаги и загрязнений органического характера (сваи, опоры линий электропередач, шпалы и т. п.)
XIV-XVI: изделия, подвергающиеся воздействию теплой воды металлургических и других заводов либо речной и болотной воды. В том числе в условиях тропического климата (оросители градирен, деревянные конструкции береговых сооружений);
XVII-XVIII: изделия, подвергающиеся воздействию морской воды.
Итоги таблицы таковы, что: 1.Каменноугольное масло. В этом антисептике нет фенола, нафталина и летучих углеродов. Он может вызвать слабое раздражение кожных покровов и слизистых оболочек глаз при непосредственном контакте. 2.ЖТК, состав горючий. Температура вспышки 110 С, а самовоспламенения - около 350 С. Качество пропитки древесины ЖТК и каменноугольным маслом и сроки эксплуатации примерно одинаковы, поэтому стоит сравнивать их только по экологичным и экономичным показателям. Если в плане экологии ЖТК превосходит каменноугольное масло, то в плане экономики все скорее наоборот. 3.ССА в России аналогичен импортным антисептикам, был разработан в 1970-х годах профессором Уральского лесотехнического института Д.А. Беленковым. В Европе давно уже пропитывают древесину и в первую очередь опоры ЛЭП именно этими составами. В чем преимущество ССА пропитки перед креозотом? Во-первых, такая древесина после окончания технологического процесса пропитки и фиксации остается чистой, сухой, зеленого цвета и не имеет запаха. Соответственно, она и не выделяет в атмосферу вредных веществ. Антисептик в процессе пропитки в результате химической реакции переходит из растворимого состояния в нерастворимое, кристаллизуется в порах древесины, и в результате древесина, пропитанная антисептиком ССА, относится не ко второму, как каменноугольное масло, а к четвертому классу опасности - «вещества малоопасные». Во-вторых, глубина пропитки. При пропитке каменноугольным маслом реальная глубина - от 2 до 5 миллиметров, а пропитка водорастворимым составом обеспечивает глубину не менее 85% заболони (внешней части дерева), что составляет от 3 до 7-8 сантиметров. Это легко объяснить. В процессе пропитки сначала создается вакуум, и из пор древесины вытягивается влага. Потом под давлением подается раствор антисептика, который заполняет все пространство, освобожденное от влаги. Снова создается вакуум для откачки излишков антисептика. Проникаемость же водного раствора значительно выше, чем маслянистого антисептика, и за счет этого достигается такая глубина пропитки. В-третьих, срок службы. У древесины, пропитанной антисептиками ССА, она составляет не менее 40 лет. Некоторые считают, что водорастворимые антисептики вымываются водой, дождями. Но в данном случае это не так. После выгрузки леса из автоклава антисептик в нем фиксируется -то есть обрабатывается горячим паром либо выдерживается при плюсовой температуре в течении не менее 24 часов. За это время антисептик переходит в твердое нерастворимое состояние, вредные вещества-шестивалентный хром и мышьяк-так же перестают быть опасными и превращаются в нерастворимые соли, забивают поры древесины и уже не вымываются. Ну и наконец пожароопасность. Водный раствор оксида меди, оксида хрома и оксида мышьяка гореть в принципе не может. И пропитка этим составом затрудняет возгорание древесины. Так же очень важно сравнить и экономическую эффективность антисептика ССА с маслянистыми составами. Здесь преимущество водорастворимого антисептика бесспорно. Производители антисептиков ССА и ОАО «РЖД» начали работу по испытаниям защитных свойств антисептиков ССА и шпал, пропитанных этим составом. Руководством РЖД было предложено провести необходимые исследования на базе ВНИИЖТ. О результатах мы обязательно сообщим в следующих статьях о шпалах. Ну а пока мы ожидаем новинку на рынке, рекомендуем воспользоваться самым популярным антисептиком-креозотом, потому как это лучшее сочетание доступности, цены и качества. И наконец, если вы уже выбрали нужный вам тип шпал, пропитку, то теперь необходимо подумать и о транспортировке. Представляем Вам полезную информацию о столь немаловажном моменте - нормы погрузки шпалы:
тип Iа в машину = 250 шт
в вагон = 700 шт
тип IIа в машину 300 шт
в вагон = 800 шт
В заключении столь обширной полезной информации отметим преимущества покупки материалов ВСП у известной Компании «ПромПутьСнабжение», со стажем работы на рынке 9 лет: 1. Здесь вам всегда предложат хороший ассортимент опор для рельсов. А именно брусья, полушпалы, шпалы (деревянные, железобетонные, металлические) разных типов, пород древесины и пропитки.2. Профессионально проконсультируют по любым техническим вопросам. В том числе выбора правильного типа продукции под ваши нужды, по вопросам укладки, транспортировки и хранения. Тем самым помогая вам значительно экономить на ненужных расходах.3.Столь известный бренд на рынке строго следит за документацией. Покупая продукцию в такой проверенной временем компании, вы всегда получите на руки все необходимые сертификаты и другую немаловажную документацию. Счастливых Вам дорог!