Чем пропитаны шпалы - особенности, требования и ГОСТ

Шпалы являются важнейшим элементом железнодорожного полотна. От их качества и долговечности напрямую зависит безопасность движения поездов. Деревянные шпалы со временем подвержены гниению и растрескиванию, поэтому их обязательно пропитывают специальными составами. Давайте разберемся в том, какие бывают методы пропитки, чем именно обрабатывают шпалы и какие предъявляются требования к этому процессу.

История и современные виды шпал

Первоначально для укладки рельсов использовались каменные плиты, затем появились деревянные шпалы как наиболее доступный материал. Согласно статистике, в 2019 году в России было произведено 26,2 млн м3 деревянных шпал. Это на 11,3% больше чем в предыдущем году. Также применяются шпалы из железобетона, стали и пластика.

Деревянные шпалы обладают рядом преимуществ: упругостью, легкостью, хорошим сцеплением с балластом. Однако они имеют ограниченный срок службы из-за гниения древесины. В среднем шпалы из сосны эксплуатируются 12-15 лет.

Необходимость пропитки деревянных шпал

Чем пропитаны шпалы и для чего это делается? Главная цель - защитить древесину от разрушения, продлить срок службы изделий.

Пропиточные составы предохраняют шпалы от:

• Гниения под воздействием влаги
• Растрескивания от перепадов температуры
• Преждевременного механического износа

Качественная обработка повышает долговечность в 3-4 раза. Это требование прописано в ГОСТ 78-2004 для деревянных шпал.

Методы пропитки шпал

Существует несколько технологий нанесения пропиточных составов на древесину:

1. Накалывание - создание мелких трещин для лучшего проникновения жидкости вглубь древесины.
2. Высокое давление — обработка в автоклаве по методике "вакуум-давление-вакуум", обеспечивает наиболее глубокую пропитку.
3. Низкие температуры — использование эмульсионных антисептиков и ускоренная сушка, экологичный метод.

Правильный подбор метода зависит от вида используемого состава, требуемой глубины проникновения и условий эксплуатации шпал.

Популярные пропиточные составы

Для обработки шпал чаще всего применяют такие вещества:

Креозот — дешевый и эффективный антисептик, получаемый из дегтя. Обеспечивает надежную защиту древесины, но является токсичным и пожароопасным.

Элемсепт — менее вредный состав на основе солей металлов, отличается высоким качеством пропитки.

Чем пропитывают шпалы также определяется их дальнейшей утилизацией и экологической безопасностью.

Современные технологии используют эмульсионные антисептики - более экологичные и позволяющие применять штабельную сушку обработанных шпал.

Как видно из сравнения, все методы имеют свои преимущества и недостатки.

Процесс пропитки на заводе

Подготовка деревянных шпал к пропитке включает в себя:

• Сушку заготовок до влажности не более 22%
• Накалывание поверхности для лучшей впитываемости состава
• Помещение шпал в специальную камеру — автоклав

Сам процесс пропитки чем пропитаны шпалы происходит следующим образом:

1. Создание вакуума для удаления воздуха из пор древесины
2. Заполнение рабочей камеры антисептиком под высоким давлением для насыщения древесины
3. Повторное вакуумирование, удаление излишков состава

После обработки пропитанные шпалы проходят контроль качества — замеряется глубина проникновения пропитки и проводятся лабораторные испытания.

Требования к пропитанным шпалам

Согласно ГОСТ 78-2004 к пропитанным шпалам предъявляется ряд требований:

• Глубина пропитки должна составлять не менее 2 мм
• Предел прочности при статическом изгибе - не ниже 90 МПа
• Содержание антисептика в поверхностном слое - не менее 9 кг/м3

Также регламентируется токсичность, пожаробезопасность используемых составов и возможность последующей утилизации шпалы пропитанная .

Шпалы пропитанные цена

Стоимость обработанных шпал зависит от нескольких факторов:

• Вида используемого антисептика
• Метода пропитки
• Объемов производства
• Затрат на логистику

В среднем шпалы деревянные пропитанные цена составляет 450-650 рублей за штуку. Это примерно в 2 раза дороже необработанных шпал.

Эксплуатация пропитанных шпал

При укладке пропитанных шпал и эксплуатации железнодорожного полотна на основе таких конструкций необходимо учитывать:

• Воздействие осадков, солнечного излучения, перепадов температуры
• Динамические и вибрационные нагрузки от движения поездов
• Возможное загрязнение балласта

При соблюдении правил эксплуатации срок службы пропитанных шпал может достигать 50 лет.

Утилизация пропитанных шпал

После окончания срока службы возникает вопрос утилизации пропитанных шпал. Варианты решения этой проблемы:

1. Сжигание в специальных печах при температуре более 1100°C. Эффективно, но требует затрат на фильтрацию отходящих газов.
2. Использование в качестве бытового топлива в частном секторе. Дешевый способ, но имеет высокую токсичность продуктов горения.
3. Захоронение на полигонах промышленных и бытовых отходов. Требует отвода больших площадей земли.
4. Переработка с получения технологической щепы. Экологичный метод, позволяет использовать древесину повторно.
5. Химический или биологический методы обеззараживания. Сложная технология, требующая предварительных исследований.

Идеальным вариантом представляется комплексный подход, совмещающий экологическую безопасность и экономическую целесообразность процесса утилизации шпал.

Перспективы развития технологий

Дальнейшее совершенствование методов пропитки шпал может идти по нескольким направлениям:

• Разработка новых, более экологичных пропиточных составов
• Создание технологий глубокого проникновения антисептиков без предварительного накалывания
• Увеличение скорости просушки после обработки, применение радиационной и вакуумной сушки
• Развитие методов безотходной утилизации и вторичного использования древесины шпал

Реализация этих мер позволит повысить экономическую эффективность и снизить негативное влияние технологии на окружающую среду.

Опыт пропитки шпал в других странах

Технологии обработки деревянных шпал антисептиками активно развиваются и за рубежом. К примеру, в США широко используют следующие методы:

1. Воздушная сушка штабелей шпал после погружения в консервирующий раствор.
2. Двухэтапная вакуум-давленная пропитка с предварительным распариванием древесины.
3. Высокотемпературная HT-обработка, уничтожающая грибки и насекомых в шпалах.

В странах ЕС основной упор делается на внедрение экологически безвредных технологий.

Опыт Китая

В КНР активно разрабатываются различные способы модификации древесины, включая обработку ультразвуком, микроволновым и лазерным излучением. Это позволяет улучшить физико-механические свойства шпал без использования антисептиков.

Проблемы отрасли в России

Несмотря на положительную динамику, российские предприятия по производству шпал сталкиваются с рядом проблем:

• Высокая стоимость современного оборудования для обработки и контроля
• Недостаточное количество собственных запатентованных технологий
• Сложная логистика в удаленных регионах страны