Рельсо-шпальная решетка уложена на балластном слое. Назначение балластного слоя - воспринимать нагрузку шпал и передавать ее на основную площадку земляного полотна. Кроме того, этот слой выполняет роль упругой подушки, смягчающей удары движущихся колес. Балластный слой имеет также большое значение в обеспечении стабильного положения рельсо-шпальной решетки. Если он равномерно уплотнен, хорошо дренирует, то в пути не будут возникать просадки, перекосы, выплески, не будет сбиваться правильное направление колеи в плане. Отсюда видно, какое большое значение имеют балластный слой и его содержание в обеспечении отличного состояния пути. Очевидно, что многое при этом зависит от материала балластного слоя.
Каким главнейшим требованиям должен удовлетворять материал для балласта? Он должен быть прочным, т. е. не дробиться в процессе работы под поездами; устойчивым, т. е. откосы его не должны осыпаться или обрушиваться; упругим как летом, так и зимой. Балласт должен быстро пропускать воду, не задерживая ее, не должен пылить, выдуваться ветром, вымываться водой.
Какие же применяют балластные материалы и как они удовлетворяют перечисленным требованиям?
В перечень балластных материалов входят щебень, асбест, гравий, песок, шлаки.
Щебень из естественного камня представляет собой искусственно дробленый камень из горных пород, а также из валунов и гальки. По государственному стандарту предусматривается поставка двух вариантов щебня по размеру зерен (или фракций): 25 - 60, и 5 - 25 мм. В прежнем стандарте предусматривались размеры зерен 25 - 70 мм. Часть заводов, на которых еще не проведена реконструкция, выпускает щебень этой фракции.
Уменьшение размеров зерен щебня имеет важное положительное значение, особенно для железобетонных шпал. Это создает более однородную и плотную постель для равномерного опирания шпалы.
Щебень из естественного камня - наилучший балластный материал. Вот почему так настойчиво и широко внедряется щебеночный балласт на всей сети. Он отличается прочностью, устойчивостью, хорошо дренирует воду, сохраняет упругость как летом, так и зимой. В этом балласте, если он не загрязнен, медленней, чем в других, накапливаются остаточные деформации, т. е. сдвиги, просадки и т. д.
Асбестовый балласт представляет собой отходы обогатительных фабрик у месторождений хризотил-асбеста. Фактически эти отходы состоят из дробленых горных пород вместе с волокнами асбеста. Почти 90О4 частиц этого балласта имеют размеры от 0,1 до 25 мм.
Если прочность щебня из естественного камня, а также из валунов и гальки, определяемая как сопротивление удару на специальном копре, составляет 50 условных единиц, то прочность асбестового балласта равна 30 единицам. Асбестовый балласт ценится очень высоко и может применяться наравне со щебнем. Он обладает и некоторым преимуществом, состоящим в том, что при увлажнении на его поверхности образуется защитная корка, которая задерживает засорители на поверхности, не допуская их проникновения в глубь балластной призмы. Это особенно важно для участков, где перевозятся уголь, руда, торф. Шпалы, окруженные асбестовым балластом, находятся в условиях более постоянной влажности, что уменьшает их гниение.
В то же время приходится отметить, что асбестовый балласт в сухую погоду при скорости движения поездов более 140 км/ч начинает пылить и не рекомендуется для применения при таких скоростях вплоть до разработки мер против его пыления. В первое время после укладки в путь он пылит и при скоростях менее 140 км/ч. После увлажнения возникает корка и пыление прекращается. В период дождей могут размываться откосы балластной призмы. Асбестовый балласт не смерзается, что позволяет производить его перевозку и укладку в путь круглый год.
Гравийный и гравийно-песчаный балласты представляют собой естественную галечно-гравийно-песчаную смесь, в которой преобладают частицы размером от 3 до 60 мм (в гравийном - от 41 до 80%, а в гравийно-песчаном - до 80%). Эти балласты так же, как и щебень, относят к тяжелым балластам. Однако гравий существенно уступает щебню по обеспечению устойчивости пути. В то же время он меньше засоряется, так как не имеет таких крупных пор, как щебень.
Вблизи зарождения угольных, рудных, торфяных маршрутов (на протяжении 100 - 200 км от них) при условии, что грузонапряженность не превышает 15 млн. т км брутто/км в год, а также на путях станций целесообразно применение гравийного балласта.
Песчаным балластом являются кварцевые зерна, причем зерен с размерами 1 - 3 мм должно быть не менее 50% общей массы (крупнозернистый песок). Этот вид балласта может быть использован в виде исключения на малодеятельных линиях. Это связано с тем, что он пылит, выдувается, неустойчив, зимой смерзается и образует жесткую подушку под шпалами. При песчаных балластах резко увеличиваются расходы по текущему содержанию пути.
Шлаки металлургические используются как балластные материалы лишь на путях металлургических заводов. При этом рекомендуется использовать только кислые шлаки, так как нейтральные и основные либо быстро разрушаются, либо спекаются.
