Наряду с классическими материалами — деревом и железобетоном в мировой практике (включая экспериментальные участки в России) применяются или тестируются альтернативные материалы. Главная цель таких поисков — увеличить срок службы пути, снизить его массу или решить проблему утилизации отходов.

Основные альтернативные варианты шпала железобетонная ш-1-1:

1. Композитные шпалы на полимерной основе Это наиболее перспективная замена дереву на текущий момент. Они изготавливаются из вторичного сырья: пластика после переработки (включая ПЭТ-тару и плёнку), с добавлением крошки из отработанных покрышек и минеральных компонентов.

Особенности: внутри такой шпалы часто находится стальной профиль для придания жёсткости и возможности работы со стандартными креплениями. В России производство подобных шпал наращивают сразу на ряде предприятий, включая «Поликомпозит», их тестируют в реальных условиях на промышленных ветках и подъездных путях РЖД. Преимущества: не гниют, не требуют пропитки креозотом, что повышает экологичность жизненного цикла, диэлектрики, стойки к воздействию химически активных сред и солёной воды, имеют ресурс эксплуатации до полувека. Недостатки: высокая цена по сравнению с бетоном, высокий коэффициент теплового расширения (требует особого режима затяжки скреплений летом), горючесть некоторых видов дешёвого пластика.

2. Шпалы на базе коррозионностойкой стали Используются профильные изделия с увеличенной толщиной стенки, в том числе полые конструкции.

Где применяются: портовые и промышленные площадки, мосты, объекты в агрессивной среде (в т. ч. солевые производства) — везде, где железобетон разрушается от коррозии за пару сезонов, а дерево сгнивает. Преимущества: колоссальная прочность, ресурс в десятки лет без необходимости ремонта, устойчивость к экстремальным температурам. Недостатки: очень высокая стоимость металла, отличная теплопроводность (на них может образовываться наледь), повышенный уровень шума при эксплуатации, требуется тщательная защита соединений от коррозии.

3. Литые чугунные шпалы Материал из прошлого этапа развития железных дорог. Сегодня почти полностью сняты с производства, но сохранились на музейных участках и старинных ветках Европы. В России остатки чугунных решений сохранились в Кронштадте и на заброшенных промышленных ветках Урала.

Преимущества: большая масса гарантировала устойчивость полотна, долговечность. Недостатки: склонность к растрескиванию при ударных нагрузках и низких температурах, чрезмерно высокая цена и вес, делающие применение непрактичным.

4. Шпалы из лёгких сплавов (алюминий и магний) Проекты на стадии тестирования. Идея заключалась в уменьшении массы для облегчения монтажа там, где тяжёлая техника недоступна.

Проблема: алюминий слишком мягкий для прямого контакта с подошвой рельса, он мгновенно деформируется под нагрузкой поезда, решение требует внедрения стальных усилителей, из-за чего выгода по массе исчезает, а стоимость превышает железобетонные аналоги.

5. Карбоновые и стеклопластиковые шпалы Материалы аэрокосмического класса. Существуют в формате единичных опытных элементов.

Потенциал: минимальный вес, очень высокая прочность при растяжении, идеальная работа в качестве электроизолятора. Реальность: космическая стоимость производства делает их использование на железной дороге экономически бессмысленным в обозримом будущем.

6. Прессованные шпалы из плотной древесины Это скорее особая технология изготовления, чем принципиально новый материал. Слои твёрдой тропической древесины (обычно азобе) склеиваются под огромным давлением синтетическими смолами.

Результат: материал приобретает сверхвысокую плотность, превышающую плотность воды, такие шпалы прочнее дуба, почти не впитывают влагу и могут служить дольше низкосортного железобетона. Используются на немецких железных дорогах (Deutsche Bahn) и в Скандинавии, но в России распространения не получили из-за дороговизны импорта.

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 Разновидность искусственного камня, который производится не из традиционного цемента, а из активированной золы уноса ТЭЦ или доменных шлаков. По сути это развитие технологии железобетона с иной сырьевой базой. В России такие составы постепенно внедряют в производство ЖБ-изделий как способ уменьшить выбросы CO?, хотя формально геополимер считается отдельным классом материалов.

9. Габионные системы (каменная наброска) Вместо точечных опор используются сетчатые контейнеры (габионы), заполненные камнем, которые создают непрерывную опорную платформу. Это в первую очередь замена традиционной балластной призме и опорным элементам, но технология позволяет исключить применение отдельных шпал на нестабильных основаниях, включая районы вечной мерлости.

На сегодняшний день полноценной массовой замены железобетону на главных магистралях нет ни у одного из этих материалов. Индустрия идёт по пути оптимизации уже применяемых решений: улучшения состава бетона, создания новых демпфирующих прокладок и внедрения композитных решений на второстепенных путях, где высокая начальная стоимость окупается отсутствием необходимости тяжёлой механизации при ремонте.