Помимо традиционных дерева и железобетона в мировой практике (в том числе в рамках пилотных проектов на сети РЖД) применяются или тестируются альтернативные материалы. Главная цель таких поисков — увеличить срок службы пути, снизить его массу или найти способ переработки и повторного использования сырья.
Основные альтернативные варианты железобетонный брус для стрелочных переводов:
1. Полимеркомпозитные шпалы Это один из самых многообещающих вариантов для вытеснения деревянных шпал. Они изготавливаются из вторсырья: переработанного пластика (ПЭТ-бутылки, упаковочная плёнка), в комбинации с резиновой крошкой от старых шин и минеральными добавками.
Особенности: для прочности и совместимости с привычными креплениями внутрь интегрируют стальной элемент. В России производство подобных шпал осваивают несколько заводов (например, «Поликомпозит»), их проверяют на практике на объектах промышленной инфраструктуры холдинга. Преимущества: не гниют, не впитывают креозот (экологичнее при производстве и утилизации), обладают диэлектрическими свойствами, устойчивы к агрессивным химикатам и морской воде, служат до 50 лет. Недостатки: высокая цена по сравнению с бетоном, значительное тепловое расширение, из-за чего летом нужна специальная регулировка креплений, горючесть некоторых видов дешёвого пластика.
2. Шпалы из нержавеющей стали Используются специальные толстостенные профили, иногда пустотелые.
Где применяются: портовые и промышленные площадки, мосты, объекты в агрессивной среде (в т. ч. солевые производства) — на объектах с экстремально агрессивными условиями, где обычные шпалы служат считанные сезоны. Преимущества: колоссальная прочность, ресурс в десятки лет без необходимости ремонта, стабильность характеристик при резких перепадах температур. Недостатки: значительные затраты на сырьё, высокая теплопроводность, провоцирующая образование наледи, повышенный уровень шума при эксплуатации, требуется тщательная защита соединений от коррозии.
3. Литые чугунные шпалы Исторический материал. Сегодня почти полностью сняты с производства, но встречаются в качестве экспонатов и на сохранившихся исторических линиях. В России фрагменты путей на чугунных плитах можно встретить в Кронштадте или на старых заводских территориях Урала.
Преимущества: огромный вес обеспечивал неподвижность пути, долговечность. Недостатки: склонность к растрескиванию при ударных нагрузках и низких температурах, запредельная стоимость и масса.
4. Конструкции из облегчённых металлических сплавов Экспериментальные разработки. Идея заключалась в сокращении веса ради возможности ручной установки в сложных условиях.
Проблема: алюминиевые элементы не выдерживают прямого давления от рельса и быстро теряют форму, решение требует внедрения стальных усилителей, из-за чего выгода по массе исчезает, а стоимость превышает железобетонные аналоги.
5. Шпалы из углепластика (карбона) и стеклопластика Материалы применяемые в высокотехнологичных отраслях. Существуют только как экспериментальные прототипы и небольшие тестовые секции.
Потенциал: минимальный вес, невероятная прочность на разрыв, идеальная работа в качестве электроизолятора. Реальность: высокая себестоимость делает массовое применение нерентабельным на ближайшие годы.
6. Шпалы из прессованной натуральной древесины высокой плотности (Lignostone / Azobe) Это скорее особая технология изготовления, чем принципиально новый материал. Слои твёрдой тропической древесины (обычно азобе) склеиваются под огромным давлением синтетическими смолами.
Результат: плотность материала становится выше плотности воды (он тонет), такие шпалы прочнее дуба, почти не впитывают влагу и могут служить дольше низкосортного железобетона. Используются на сети Deutsche Bahn и железных дорогах северных европейских стран, но в России не прижились из-за высокой стоимости ввозимого сырья.
7. Арболитовые и газобетонные шпалы Композиции на основе арболита либо ячеистых бетонов.
Статус: тестовые испытания выявили чрезмерную влагопоглощающую способность и недостаточную несущую жёсткость, допустимы лишь как временная мера на малонагруженных и низкоскоростных линиях.
8. Изделия из геополимерных составов Материал, получаемый из промышленных отходов (зола, шлак) с активацией щелочными растворами. По сути это эволюция обычного ж/б. В России такие составы постепенно внедряют в производство ЖБ-изделий как способ уменьшить выбросы CO?, хотя формально геополимер считается отдельным классом материалов.
9. Габионы в основании пути Вместо точечных опор используются металлические сетки с каменным наполнением, которые создают непрерывную опорную платформу. Это скорее альтернатива балластному слою и фундаменту, чем самой шпале, но технология позволяет полностью отказаться от штучных элементов на слабых грунтах (например, в условиях вечной мерзлоты Ямала).
На сегодняшний день ни один из альтернативных материалов не способен полноценно заменить железобетон на основных линиях сети. Индустрия идёт по пути совершенствования существующих технологий: повышения качества бетонных смесей, разработки более эффективных амортизирующих элементов и внедрения композитных решений на второстепенных путях, где высокая начальная стоимость окупается отсутствием необходимости тяжёлой механизации при ремонте.