Тайна вечных шпал: как изобретение Николая Долгова выдерживает полвека под природными атаками

А тут залил у дома площадку из бетона, сам мешал, соблюдал все пропорции, даже с запасом, и через два года одни трещины, сколы, каверны.

Сосед наблюдал за моими дворовыми страданиями с усмешкой: ему заливали заводской особо крепкий бетон, да ещё с фиброволокном. Отдал за заливку двора 114 тысяч. Однако тот простоял всего лишь на 1 год больше моего и тоже канул в небытие.

При этом и я и он, оба обрабатывали бетон специальной гидрофобной пропиткой, которая (в теории) должна была полностью защитить покрытие от осадков, влаги и морозного растрескивания при прохождении через 0. В реальной жизни эта пропитка помогла как мёртвому припарка. В конце - концов оба, я и он, психанули и закрыли свои дворы тротуарной плиткой.



Вспоминая детские поездки на поезде и огромное количество шпал из бетона, которые десятилетия стоят как новенькие, передо мной встал вполне логичный вопрос:

- Почему так? Из чего их делают, что срок службы измеряется десятилетиями и они не разваливаются за 2-3 года?

Как оказалось, ровно этим же вопросом почти 100 лет назад маялся один из известнейших российских инженеров Николай Емельянович Долгов.

Дело в том, что до конца 19 века шпалы во всём мире делали из дерева: сосны, ели и дуба. Еловых шпал хватало на 3-4 года, сосновых на 5 лет, дубовых на 6-7 лет.

Для большей сохранности их стали обмазывать битумом, однако это привело к тому, что во время пожаров железнодорожные пути могли выгореть полностью.



Француз Монье, хоть и был садовником, после того, как изобрёл железобетон, первым делом подумал именно о шпалах. Он запатентовал не кашпо, не горшки или мосты, а бетонную шпалу.

Увы бетонная шпала Монье хоть и совершила прорыв, увеличив срок службы путей до 10-15 лет, но всё равно не была настолько прочной, как этого бы хотелось инженерам.

Первым, кто пытался решить проблему малого срока службы бетонных шпал был... финский инженер Ольденбергер, который предложил делать шпалы цилиндрическими, то есть полыми внутри.

В 1903 году на Финляндской железной дороге такими шпалами обустроили несколько километров пути. Увы, они оказались не то чтобы никакими, а никакущими.

После проезда состава некоторые шпалы просто схлопывались, не выдержав нагрузки.



Именно Николай Емельянович Долгов придумал, как сделать бетонные шпалы практически вечными: срок службы бетонных шпал, сделанных по его системе оказался в 10 раз больше, чем у предшественников.

Долгов придумал способ внутреннего натяжения шпал при помощи тонких стальных тросов, которые натягивались специальным устройством внутри опалубки, после чего внутрь подавался раствор. Во время заливки шпалу уплотняли обстукивая её со всех сторон кувалдой.

После застывания шпалы, опалубку снимали, а излишки троса срезали. Получалось, что внутри шпалы находилось 12 напряжённых стальных нитей, которые создавали внутри шпалы напряжение всей конструкции. Застывший бетон как бы стягивался тросами внутрь, что придавало намного большую прочность.

Первый участок путей по системе Долгова был уложен в 1911 году и показал потрясающую эффективность. За 6 дореволюционных лет ни одна шпала на этом участке не пришла в негодность.

Они все были как новые!



Увы, события 1917 года смешали все планы развития ж/д путей, документация об эксперименте была утеряна, а через 2 года умер сам изобретатель. О его системе каким-то невероятным чудом вспомнили в 1957 году, когда встала необходимость переводить хозяйство на мирные рельсы, строить новые заводы, расширять присутствие в Сибири.

Один из научных институтов подтвердил, что предварительно натяжённые шпалы намного более устойчивы к окружающей среде, чем обычные. Однако, один из сотрудников вспомнил, что при Долгове во время заливки тестовых шпал, рабочие долбасили по отливкам кувалдой. Было решено проверить, зачем это делалось, и при проведении экспериментов был установлен ещё один интересный факт:

оказалось, что вибрации при заливке бетона тоже играют свою роль в его прочности.

Было проведено множество исследований и учёные установили, что максимальную прочность бетонные шпалы приобретают только тогда, когда бетон внутри опалубки дополнительно вибрируют с частотой 1000 колебаний в минуту, то есть 17 Гц (или 17 ударов в секунду).

Именно такое, строго определённое число вибраций, убирает из раствора пузырьки воздуха, создаёт упорядоченную структуру не вызывая расслоение раствора.

Открытие Долгова и последующие разработки, проведённые на его основе, стали первым шагом на пути создания практически вечных бетонных шпал. Срок службы бетонных изделий был увеличен до 30 лет.

Однако второй и окончательный шаг был сделан чуточку позднее и сопровождался скандалом всесоюзного масштаба.



Началось всё в 1931 году, когда два шведских инженера А. Брунд и Ж. Болин опубликовали статью о том, что крепость бетона вырастает в несколько раз, если изделие... прогреть.

Их эксперимент показал, что при нагреве бетонного изделия в течение 9-12 часов бетон набирает необходимую прочность в считанные дни, вместо положенных 28. Однако точно просчитать графики они не смогли, так как на Западе это посчитали... никому не нужной информацией.

Однако в СССР, где с климатом чуть похуже, чем в Европе, Дед Мороз буянит на все деньги, а строить нужно много и быстро, к исследованиям шведов отнеслись внимательнее.

И, начиная с 30-х годов у нас вплотную занялись вопросом: как увеличить стойкость бетона к атмосферным воздействиям.

Понятно, что во время войны это стало не особенно актуально, однако в 50-е годы интерес в искусственным методам поднятия прочности бетона снова активизировался. И в 1954 году, при разработке первой железобетонной шпалы наши учёные плотно занялись исследованиями шведов.



В результате трёхлетних поисков и экспериментов СССР удалось сделать то, что не получилось у шведов. Был создан точный график прогрева бетонных изделий для появления на них защитной плёнки, которая бы продлевала жизнь ЛЮБОМУ БЕТОННОМУ ИЗДЕЛИЮ.

В итоге, в 1957 году было разработано изделие Ш1-44х3 - железобетонная шпала вибрированная шпала с преднатяжённой тросовой арматурой и дополнительным прогревом электрическим током.

Эксперимент в камере старения показал, что минимальный срок службы новых шпал не менее 60 лет.

И всё это было достигнуто благодаря прогреву в специальных электрических печах (иногда с подачей горячего пара, но чаще всего на сухую). Продление срока службы железобетонных изделий сулил космическую выгоду в масштабах страны.

Посудите сами, только на одной шпале экономия составляла около 13 советских рублей, а шпал к концу 80-х было положено около 220.800.000.

Так для справки - это почти 221 миллион шпал, умножаем на 13 рубликов... и выпадаем в осадок - почти 3 миллиарда.

Это 1/3 от стоимости всей космической программы "БУРАН".

Только на шпалах!

На одних шпалах!

Но дальше началось... интересное. СССР строил дороги по всему советскому соцлагерю. Чтобы не переть новые шпалы по всем уголкам и закоулкам, во всех дружеских странах строили заводы по новой технологии, которую даже не посчитали нужным засекретить хотя бы на минимальном уровне.

Как только новые заводы появились в Чехии и Польше... документация сразу же попала в руки наших "западных партнёров".

Минстрою СССР не оставалось ничего другого, как рассказать о достижениях на профильном комитете ООН по строительству железобетонных зданий. Когда об этом узнал президент США Нельсон Рокфеллер, имевший миллиардный бизнес в строительстве, тот вспылил:

"Почему эти русские снова всё сделали первыми!"

Что-то требовать и запрещать было уже бессмысленно. Россия снова подарила миллиардную технологию всему миру. Как говорится, прости Юра, мы всё...