Кроме устоявшихся решений в виде деревянных и железобетонных шпал в мировой практике (включая экспериментальные участки в России) применяются или тестируются нетрадиционные материалы. Главная цель таких поисков — продлить ресурс железнодорожного полотна, снизить его массу или решить проблему утилизации отходов.

Основные альтернативные варианты железобетонные шпалы:

1. Шпалы из полимерного композита Это один из самых многообещающих вариантов для вытеснения деревянных шпал. Они изготавливаются из вторсырья: пластика после переработки (включая ПЭТ-тару и плёнку), в комбинации с резиновой крошкой от старых шин и минеральными добавками.

Особенности: в конструкции нередко предусматривают стальной каркас, чтобы обеспечить необходимую жёсткость и совместимость с типовыми скреплениями. В России производство подобных шпал наращивают сразу на ряде предприятий, включая «Поликомпозит», их активно испытывают на подъездных путях промышленных предприятий РЖД. Преимущества: не гниют, не требуют пропитки креозотом, что повышает экологичность жизненного цикла, обладают диэлектрическими свойствами, стойки к воздействию химически активных сред и солёной воды, служат до 50 лет. Недостатки: существенно дороже железобетонных аналогов, высокий коэффициент теплового расширения (требует особого режима затяжки скреплений летом), горючесть некоторых видов дешёвого пластика.

2. Шпалы из нержавеющей 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: исключительно высокая механическая прочность, долговечность (десятилетия без обслуживания), устойчивость к экстремальным температурам. Недостатки: значительные затраты на сырьё, отличная теплопроводность (на них может образовываться наледь), шумность, необходимость сложной антикоррозийной защиты стыков.

3. Чугунные и чугунолитые шпалы Материал из прошлого этапа развития железных дорог. Сегодня практически не производятся, но встречаются в качестве экспонатов и на сохранившихся исторических линиях. В России остатки чугунных решений сохранились в Кронштадте и на заброшенных промышленных ветках Урала.

Преимущества: большая масса гарантировала устойчивость полотна, значительный срок службы при отсутствии динамических ударов. Недостатки: склонность к растрескиванию при ударных нагрузках и низких температурах, запредельная стоимость и масса.

4. Конструкции из облегчённых металлических сплавов Экспериментальные разработки. Идея заключалась в уменьшении массы для облегчения монтажа там, где тяжёлая техника недоступна.

Проблема: алюминиевые элементы не выдерживают прямого давления от рельса и быстро теряют форму, чтобы этого избежать, конструкцию приходится сильно усложнять, добавляя стальные вставки, что сводит на нет всю экономию веса и делает продукт дороже бетона.

5. Шпалы из углепластика (карбона) и стеклопластика Материалы аэрокосмического класса. Существуют лишь в виде лабораторных образцов и коротких испытательных вставок.

Потенциал: абсолютная лёгкость, очень высокая прочность при растяжении, отличные диэлектрические характеристики. Реальность: космическая стоимость производства делает их использование на железной дороге экономически бессмысленным в обозримом будущем.

6. Изделия по технологии Lignostone из твёрдых пород Это скорее особая технология изготовления, чем принципиально новый материал. Заготовки из плотной тропической породы (чаще всего азобе) соединяют при высоком давлении с применением полимерных связующих.

Результат: плотность материала становится выше плотности воды (он тонет), такие шпалы прочнее дуба, почти не впитывают влагу и могут служить дольше низкосортного железобетона. Используются на сети Deutsche Bahn и железных дорогах северных европейских стран, но в России распространения не получили из-за дороговизны импорта.

7. Арболитовые и газобетонные шпалы Бетон с добавлением древесной щепы (арболит) или газобетон.

Статус: тестовые испытания выявили чрезмерную влагопоглощающую способность и недостаточную несущую жёсткость, могут применяться только как временное решение на узкоколейках с минимальной скоростью движения.

8. Геополимерный бетон 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 технически это самостоятельный тип вяжущего.

9. Габионы в основании пути Вместо точечных опор используются металлические сетки с каменным наполнением, которые образуют сплошное основание под насыпью. 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 ни один из альтернативных материалов не способен полноценно заменить железобетон на основных линиях сети. Индустрия идёт по пути совершенствования существующих технологий: повышения качества бетонных смесей, разработки более эффективных амортизирующих элементов и внедрения композитных решений на второстепенных путях, где высокая начальная стоимость окупается отсутствием необходимости тяжёлой механизации при ремонте.