Tại sao lại rải đá dọc theo đường ray xe lửa?

Hình ảnh đường ray xe lửa luôn gắn liền với đá nghiền. Được biết lớp đá nghiền để trải đường ray có tên là đá ba lát (ballast). Mục đích của lớp đá này khi được trải đều lên đường ray là để giữ cố định các thanh dầm gỗ và từ cố cố định hai thanh thép đường ray chạy song song nhau.

Hai thanh thép kéo dài hàng trăm kilomet trên mặt đất, chúng sẽ phải chịu co giãn nhiệt, mặt đất dịch chuyển hoặc rung động, tác động lâu dài của thời tiết khắc nghiệt, và cả các loại thực vật phát triển từ bên dưới.

Ngoài ra, 99% thời gian, hai hàng thanh thép sẽ chỉ nằm trơ trơ ở đó, 1% còn lại chúng sẽ phải chịu khối lượng có thể lên tới 400 tấn của xe lửa.

200 năm trước con người đã nghĩ ra cách dùng đá để trải đường ray và điều này vẫn chưa hề thay đổi cho đến hôm nay. Ban đầu họ dùng xỉ sắt và sau đó là than vụn, đến năm 1840 người ta đã thay thế bằng đá và đá được sử dụng đến ngày nay.

Đá ba lát được rải dưới đường ray thường có kích thước dưới 40mm và được rải dưới và xung quanh tà vẹt. Những loại đá thường được dùng là đá granite, thạch anh, đá tráp… hoặc đá mềm như đá vôi, đá kết.

Lớp đá này được rải dưới và xung quanh tà vẹt tạo nên một nội lực ma sát. Nội ma sát sẽ có nhiệm vụ cố định thanh tà vẹt khi có tàu chạy qua. Hay nói cách khác, lớp đá ba lát mang lại một nền tảng hỗ trợ, giúp tăng độ cứng, độ bền và độ linh hoạt cho đường ray khi có tàu đi qua.

Bên cạnh đó, đá ba lát còn có vai trò dẫn nước mưa ra khỏi đường ray, từ đó hạn chế tối đa sự xuất hiện của nước, cỏ dại mọc trên đường ray và góp phần tăng tính đàn hồi cho đường ray trước tác động của nhiệt.

Trong quá trình xây dựng, lớp đá ba lát phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách giữa 2 ray (khổ ray), lưu lượng tàu lưu thông trên tuyến đường và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, lớp đá ba lát không được mỏng hơn 150 mm và các đường ray dành cho tàu cao tốc có thể yêu cầu lớp đá dày đến nửa mét. Nếu lớp đá không đủ dày gây quá tải cho lớp đất bên dưới, trường hợp tệ nhất là đường ray sẽ bị chìm.

Lớp đá ba lát thường nằm trên một lớp ba lát phụ. Lớp đá này đóng vai trò ngăn nước và hỗ trợ cho cấu trúc đường ray phía trên. Nếu đường ray không có lớp dằn phụ, ray và tà vẹt có thể bị ngập ngước, hư hỏng và dẫn đến tai nạn cho tàu.

Theo HH (SHTT)