Основным назначением балластного слоя является:
- - восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна;
- - обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выправления рельсошпальной решетки в плане и профиле;
- - отвод поверхностных вод от рельсошпальной решетки.
Во избежание переувлажнения основной площадки земляного полотна балластный слой не должен задерживать на своей поверхности воду.
Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используются сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.
Щебень хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время года, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу, допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаного балластом и обеспечивает больший срок службы балласта, чем любой другой материал. Однако, щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (уголь, шлак, торф, руда и т. п.), просыпающимися на путь при перевозках. Для предохранения от загрязнения и уменьшения расхода щебень укладывают на песчаную подушку.
Гравийный и гравийно-песчаный балласт получают в результате разработки естественно образовавшихся отложений гравия и крупнозернистого песка. Такой балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время года.
Ракушка (ракушечник) как балласт, имеет местное значение, и используется лишь на линиях с малым грузооборотом.
Песчаный балласт является наихудшим, поэтому его применяют на линиях с малым грузооборотом, станционных путях и в качестве материала для подушки, создаваемой под щебеночным балластом.
Все основные направления сети железных дорог имеют на главных путях щебеночный балласт. В процессе эксплуатации балласт загрязняется, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют.
Балластный слой укладывается в путь в виде призмы, которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5 и верхнюю часть, ширина которой устанавливается техническими условиями.
На линиях скоростного движения пассажирских поездов путь должен укладываться на щебеночный балласт с размерами призмы не менее установленных для тяжелого типа верхнего строения пути, а при грузонапряженности свыше 50 млн. т-км/км в год ширина балластной призмы дополнительно увеличивается еще на 20 см, а толщина—на 5 см. Наименьшая толщина балластного слоя под шпалами на приемоотправочных путях станций принята 30 см, а на прочих станционных путях — 25 см. Все основные направления сети железных дорог имеют на главных путях щебеночный балласт. В процессе эксплуатации балласт загрязняется, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют.
Для снижения затрат труда на устранение расстройств балластного слоя и повышения его стабильности применяют обработку щебня вяжущими полимерными материалами. Для уменьшения засорения балласта и снижения потерь грузов в пути запрещена погрузка сыпучих грузов в вагоны с неисправным полом и дверями, погрузка угля с «шапкой», которая сдувается ветром и осыпается на путь. Применяется обработка сыпучих грузов в вагонах после погрузки специальными растворами, образующими прочную пленку, препятствующую выдуванию груза.