Het ballastbed

Het ballastbed op het spoor heeft 2 functies:

• Allereerst heeft het ballastbed de functie van het overbrengen en verdelen van de krachten die ontstaan wanneer er een trein over het spoor rijdt. Wanneer er een trein over het spoor rijdt heb je verticale krachten, wanneer er geen trein over het spoor rijdt, heb je te maken met horizontale krachten. Deze kunnen ontstaan door het uitzetten van het spoor in de zomer door de warmte. Hierdoor ontstaat er een kracht die de spoorstaaf eigenlijk opzij wil duwen. Deze kracht krijgt het ballastbed ook te verwerken. Verder moet het ballastbed ook het stoten tegengaan en de trillingen dempen. Dit geldt niet alleen voor de trillingen die we kunnen voelen, maar ook voor de trillingen die wij waarnemen als geluid.
• De tweede functie die het ballastbed heeft is een drainerende werking. Wanneer er een stortbui valt, is het belangrijk dat het water snel wordt afgevoerd. Een ballastbed heeft een zeer open structuur waardoor er veel water in het ballastbed kan blijven. Dit is gunstig omdat tijdens een stortbui niet al het water meteen wordt opgenomen in de grond. Om te zorgen dat het ballastbed geen zettingsverschillen krijgt, wordt er bovendien gezorgd voor een nauwkeurige afwerking. De afwerking mag absoluut niet groter worden dan 10mm.

Natuurlijk kan je niet een ballastbed eeuwig laten liggen zonder er onderhoud aan te plegen. Een ballastbed kan namelijk sterk vervuild raken door slijtage en verwering van de ballast. Maar ook door het vuil wat bij de perrons of langs het spoor is te vinden. Een vervuild ballastbed zorgt ervoor dat de waterafvoer niet goed is. Problemen die kunnen ontstaan door een vervuild ballastbed is bijvoorbeeld het afschuiven van de bovenbouw of het opvriezen van het ballastbed. Wanneer het vriest en het water in het ballastbed bevroren is, is er nog niets aan de hand. Het probleem ontstaat wanneer het dooit. Doordat er allereerst de bovenkant ontdooit, krijg je water dat niet weg kan naar beneden omdat het daaronder nog bevroren is. Hierdoor kan de constructie makken afschuiven (verplaatsen) wat weer betekent dat de rijzigers last hebben van een schommelende trein, of dat er langzamer gereden moet worden in verband met de veiligheid.

Hieronder heb ik geprobeerd duidelijk uit te leggen aan welke eisen het ballastbed moet doen:

• Voldoende dwarsschuifweerstand
• Voldoende langsschuif
• Een slechte spoorligging moet snel te veranderen zijn, zodat de buitendienstelling van het spoor zo kort mogelijk kan duren.
• Een vervuild ballast bed moet evenals de slechte spoorligging snel te veranderen zijn.
• De dwarsliggers moeten uitwisselbaar zijn. Elk ballastbed moet dus elke dwarsligger aan kunnen.

De dwarsschuifweerstand is het zijdelings willen knikken van het voegloos spoor. Op het tekeningetje hiernaast heb ik geprobeerd duidelijk te maken wat ik bedoel. Doordat er kracht ontstaat in de het spoor, wordt de rails uit zijn klem geklapt. Hierdoor komt er bij 1 spoorstaaf een extra knik in (rood). Inprincipe komt een spoorspatting niet voor wanneer het spoor goed is aangelegd. Een tweede mogelijkheid is het zijdelings verschuiven in een bocht. Dit ontstaat doordat de trein een kracht uitoefend. De trein wil eigenlijk rechtdoor, maar wordt door de rails een bocht om "geduwd". Hierdoor onstaat er in het ballastbed grote krachten.

Zoals ik al even kort hierboven heb verteld, kan het spoor uitzetten. Dit gebeurt niet alleen in zijdelingse beweging, maar ook in de langszijde. De rails wil naar elkaar toe. Dit komt voor in de winter wanneer het koud is. Doordat de rails zit ingeklemd aan een dwarsligger wil de rails de dwarsligger "meenemen". Dit wordt in de spoorwereld "kruipen" genoemd.

Doordat er eisen worden gesteld aan het ballastbed, zullen er ook eisen moeten worden gesteld aan de ballast. De belangrijkste eisen waar de ballast aan moet voldoen zijn een grote hardheid, slijtvastheid en een goede korrelverdeling. Bij de korrelverdeling is het belangrijk dat er niet teveel kleine stukjes ballast in zitten. Deze zorgen er namelijk voor dat de waterafvoer wordt belemmerd. Verder kan een te kleine korrel ook gaan stuiven wat schade geeft aan de motoren en rollend materieel. Een te groot stuk ballast zorgt voor een ongelijke spooroplegging wat de correctie van de spoorligging moeilijk maakt. De stukken ballast moeten bovendien verder kubisch en scherpkorrelig zijn en tegen elke weersinvloeden kunnen.

Voor de ballast worden er in Nederland 2 soorten gebruikt:

• Steenslag
• Grind

Steenslag is gebroken stollings of sedimentgesteente. Hier vallen ballast, graniet en kalksteen onder. Er wordt gebruik gemaakt van een gradering van 30/60mm voor de grote sporen en 20/40mm bij de wissels. Het getal zegt eigenlijk wat de kleinste korrelafmeting is en wat de grootste korrelafmeting is die voorkomt in de ballast. Tegenwoordig wordt heel veel gebruik gemaakt van steenslag. Enig nadeel wat steenslag wel heeft is dat sommige soorten gevoelig zijn voor verwering.
De tweede soort ballast is grind. Grind is relatief goedkoop omdat het uit de Maas afkomstig is en werd vroeger veel gebruikt. De gradering van het grind lag tussen de 20/50mm. Grind heeft als groot nadeel dat het een ronde korrel is. Daardoor kan grind niet zoveel horizontale krachten hebben. Een voordeel ten opzichte van steenslag is dat grind een grote hardheid heeft. Zoals al gezegd werd grind vooral vroeger gebruikt. Op dit moment wordt het niet meer volledig gebruikt bij nieuw werk. Soms gebeurt het wel dat de grind wordt gerecycled en samen met steenslag een mengsel vormt.

Het belangrijkste van een ballastbed is de dikte. De dikte wordt bepaald naar de waarde waarbij de ondergrond zoveel mogelijk gelijkmatig wordt belast. Meestal is de optimale dikte van het ballastbed tussen de 25cm en 30cm gemeten vanaf de onderzijde van de dwarsligger.