EP1831467A1 - Betonschwelle und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Betonschwelle und verfahren zu ihrer herstellung

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EP1831467A1 EP05804984A EP05804984A EP1831467A1 EP 1831467 A1 EP1831467 A1 EP 1831467A1 EP 05804984 A EP05804984 A EP 05804984A EP 05804984 A EP05804984 A EP 05804984A EP 1831467 A1 EP1831467 A1 EP 1831467A1
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abrasion
producing
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/005—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects with anchoring or fastening elements for the shaped articles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials

Definitions

  • the invention relates to a concrete sleeper for high dynamic loads with rail support surfaces and a lower rail area, consisting of a high compressive high-strength standard concrete.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a concrete sleeper of the type mentioned, which counteracts these wear properties with little effort.
  • the invention provides that rail support surfaces and / or the lower sole region consists of a wear-resistant, abrasion-resistant or tensile material or consist.
  • the invention relates to a method for producing a concrete sleeper of the type described.
  • the wear, abrasion or tensile material is inserted as a prefabricated plate or profile in a sleeper form under or on the standard concrete and connects with its curing with him.
  • the abrasion-, wear- or tensile-resistant material can be a metal angle inserted.
  • the abrasion-, wear- or tensile-resistant material is wet-wet bonded to the standard concrete in a sleeper mold and cured, depending on the type of placement in the threshold first the abrasion- , wear-resistant or tensile material introduced as a special concrete material in the sleeper mold and then filled the standard concrete or conversely first the standard concrete is filled and then the special concrete material is introduced as the top layer in the sleeper mold to form the wear and abrasion resistant sole.
  • the standard concrete and the special concrete material can be mixed by shaking or vibrating in the border area to form a monolithic body, but over its height has the desired different bending tensile strength or abrasion resistance.
  • FIG. 2 shows a section through a sleeper mold for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion-resistant rail support surfaces, different variants being shown on the left and right, FIG.
  • Fig. 3 u. 4 shows a longitudinal section through a sleeper mold in two different filling stages for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion and / or wear-resistant material in the lower sole region of the concrete sleeper,
  • FIG. 5 u. 6 longitudinal sections through a sleeper mold in the manufacture of a concrete sleeper according to the invention with high tensile strength in the lower sole region
  • Figures 7 to 9 are sections through a sleeper mold at the various stages of making a concrete sleeper subjected to high tensile stresses in the center of the top.
  • a sleeper mold 1 is shown, the mold areas for the formation of rail support surfaces 2 has.
  • steel angles 3 can be introduced before filling the threshold concrete, as shown on the right in FIG. 1, or else
  • a first concrete layer 3 'of an abrasion and wear-resistant material can be applied, as shown on the left in FIG.
  • a standard emerging concrete 4 as shown in Fig. 2.
  • Figs. 3 and 4 there is shown the method of manufacturing a high abrasion and wear resistance threshold in the lower sole region.
  • the standard concrete 4 is first introduced into the sleeper mold 1, with the exception of a small layer thickness which remains uncovered, and then, in the wet state of the standard concrete 4, a layer of a wear-resistant and / or wear-resistant special concrete 3 "is applied.
  • the embodiment according to FIGS. 5 and 6 involves the production of a threshold for railroad tracks in which high tensile forces occur in the lower region of the concrete sleepers.
  • the standard concrete 4 is again introduced with high compressive strength to about half of the threshold height and then filled a special concrete 3 '"with high tensile strength, again realized by compacting and vibrating in the interfaces a monolithic compound of the two types of concrete becomes.
  • FIGS. 7 to 9 show an embodiment in which a concrete sleeper, as has been produced in FIGS. 5 and 6, is prepared in the event that it rests in the middle, with the result that on the upper side in the middle additional tensile loads can occur.
  • a tensile concrete layer 3 "" is first applied as the first layer of concrete in the threshold form 1 in the middle, then introduced the normal standard concrete 4 in the sleeper mold 1 and then analogous to FIGS. 5 and 6 of the tensile solid concrete 3 ' "filled as another concrete layer.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments. Because of the different use of abrasion or wear-resistant special concrete types and tensile concrete in different threshold ranges, for example, the tensile strength-increasing variant according to FIG. 5 to 9 with the variant in which a high abrasion resistance is achieved, as shown for example in Figs. 1 to 4, are combined.

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Abstract

Betonschwelle für hohe dynamische Lasten mit Schienenauflageflächen (2) und einem unteren Sohlenbereich, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton (4), wobei die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfesten Material besteht bzw. bestehen.

Description

BETONSCHWELLE UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betonschwelle für hohe dynamische Lasten mit Schienenauflageflächen und einem unteren Schienenbereich, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton.
Bei hohen dynamischen Lasten kommt es in den Schienenstützpunktbereichen sowie auf der Unterseite der Betonschwellen häufig zu Verschleiß- und/oder Abrieberscheinungen. Dieser Verschleiß entsteht durch das Komprimieren von Kunststoff lagen, die zwischen der Schiene und den Betonkörper der Betonschwelle eingelegt werden, bzw. durch Kornumlagerungen der Schotterbettung unter der Betonschwelle. Solche Abrieberscheinungen entstehen beispielsweise auch beim Abbremsen der enorm langen Züge in den USA und in Australien, die die verschweißten Schienen um einige zig Millimeter verschieben können, was natürlich zu einer entsprechenden Abriebbeaufschlagung der Betonschwellen führt.
Bei pulsierender vertikaler Belastung werden die Kunststoff lagen auch in horizontaler Richtung gedehnt und kontrahiert und reiben folglich an der Betonoberfläche der Betonschwellen. Auf der Unterseite der Betonschwellen reiben wiederum die Schotterkörner an dem Betonkörper. Das hat Materialabtrag in den Schienenstützpunkten und auf der Unterseite der Betonschwelle zur Folge. Aufgrund dessen wird die Geometrie und Tragfähigkeit der Betonschwellen mit der Zeit so beeinträchtigt, dass diese nicht mehr als sichere und standfeste Tragelemente tauglich sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betonschwelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Verschleißeigenschaften mit geringem Aufwand entgegenwirkt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Schienenauflageflächen und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfestem Material besteht bzw. bestehen. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle der beschriebenen Art.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material als vorgefertigte Platte oder Profil in eine Schwellenform unter oder auf den Standard-Beton eingelegt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.
Beispielsweise kann das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material ein eingeleg- ter Metallwinkel sein.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material nass in nass mit dem Standard-Beton in einer Schwellenform verbunden und ausgehärtet wird, indem je nach Art der Platzierung in der Schwelle zunächst das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material als Sonderbetonmaterial in die Schwellenform eingebracht und anschließend der Standard-Beton eingefüllt oder umgekehrt zuerst der Standard- Beton eingefüllt wird und dann zur Bildung der verschleiß- und abriebfesten Sohle das Sonderbetonmaterial als oberste Schicht in die Schwellenform eingebracht wird.
Erfindungsgemäß können bei diesem Verfahren durch unmittelbar nacheinander erfolgendes Einbringen der unterschiedlichen plastischen Betonmaterialien nass in nass der Standard-Beton und das Sonderbetonmaterial durch Rütteln oder Vibrie- ren im Grenzbereich so miteinander vermischt werden, dass sie einen monolithischen Körper bilden, der jedoch über seine Höhe über die gewünschte unterschiedliche Biegezugfestigkeit oder Abriebfestigkeit verfügt.
Alternativ kann es in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgese- hen sein, dass eine vorzugsweise vorgefertigte Platte aus Kunststoff verwendet wird, wobei die Platte bevorzugt in flüssiger oder noch plastischer Form in die Betonform eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 u. 2 einen Schnitt durch eine Schwellenform zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abriebfesten Schienenauflageflä- chen, wobei links und rechts unterschiedliche Varianten dargestellt sind,
Fig. 3 u. 4 einen Längsschnitt durch eine Schwellenform in zwei unterschiedlichen Füllstadien zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abrieb- und/oder verschleißfestem Material im unteren Sohlenbereich der Betonschwelle,
Fig. 5 u. 6 Längsschnitte durch eine Schwellenform bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit hoher Zugfestigkeit im unteren Sohlenbereich, und
Fig. 7 bis 9 Schnitte durch eine Schwellenform in den verschiedenen Stadien der Herstellung einer Betonschwelle, die in der Mitte der Oberseite hohen Zugspannungen ausgesetzt ist.
In Fig. 1 ist eine Schwellenform 1 gezeigt, die Formbereiche zur Bildung von Schienenauflageflächen 2 aufweist. Um bei hohen dynamischen, gegebenenfalls pulsierend vertikalen Belastungen eine erhöhte Abrieb- und Verschleißfestigkeit im Bereich dieser als Auflager dienenden Schienenauflageflächen 2 zu erzielen, können entweder, wie rechts in Fig. 1 gezeigt, Stahlwinkel 3 vor dem Einfüllen des Schwellenbetons eingebracht werden, oder aber es kann eine erste Betonschicht 3' aus einem abrieb- und verschleißfesten Material aufgebracht werden, wie es in Fig. 1 links dargestellt ist. Anschließend erfolgt das Einfüllen eines Standard- Schwellenbetons 4, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei wird ein vorgefertigtes Bauteil, im vorliegenden Fall der Stahlwinkel 3, in den druckfesten Standard-Beton 4 eingebunden bzw. es wird durch Rütteln und Vibrieren links eine Vermengung der beiden Betonsorten im Grenzbereich erzielt, so dass sich ein monolithischer Körper bildet, der jedoch über seine Höhe über die gewünschte unterschiedliche Abrieb- und Verschleißfestigkeit verfügt.
In den Fig. 3 und 4 ist das Verfahren zur Herstellung einer Schwelle mit hoher Abrieb- und Verschleißfestigkeit im unteren Sohlenbereich gezeigt. Zu diesem Zweck wird zunächst der Standard-Beton 4 in die Schwellenform 1 mit Ausnahme einer oben freibleibenden geringen Schichtstärke eingebracht und anschließend noch im nassen Zustand des Standard-Betons 4 eine Schicht eines abrieb- und/oder verschleißfesten Sonderbetons 3" aufgebracht.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 geht es um die Herstellung einer Schwelle für Schienenstrecken, bei denen im unteren Bereich der Betonschwellen hohe Zugkräfte auftreten. In die Schwellenform 1 wird zunächst wieder der Standard-Beton 4 mit hoher Druckfestigkeit bis etwa zur Hälfte der Schwellenhöhe eingebracht und anschließend ein Sonderbeton 3'" mit hoher Zugfestigkeit eingefüllt, wobei wiederum durch Verdichten und Vibrieren in den Grenzflächen eine monolithische Verbindung der beiden Betonsorten realisiert wird.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen schließlich eine Ausführungsform, bei der eine Betonschwelle, wie sie in Fig. 5 und 6 hergestellt worden ist, für den Fall präpariert ist, dass sie in der Mitte aufliegt, was zur Folge hat, dass auf der Oberseite in der Mitte zusätzliche Zugbelastungen auftreten können. Zu diesem Zweck wird zunächst in die Schwellenform 1 in die Mitte eine zugfeste Betonschicht 3"" als erste Betonschicht aufgebracht, anschließend der normale Standard-Beton 4 in die Schwellenform 1 eingebracht und dann analog zu den Fig. 5 und 6 der zugfeste Sonderbeton 3'" als weitere Betonschicht aufgefüllt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wegen der unterschiedlichen Verwendung von abrieb- oder verschleißfesten Sonderbetonsorten sowie zugfestem Beton in unterschiedlichen Schwellenbereichen könnte beispielsweise auch die Zugfestigkeitserhöhende Variante nach den Fig. 5 bis 9 mit der Variante, bei der eine hohe Abriebfestigkeit erzielt wird, wie es etwa in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Betonschwelle für hohe dynamische Lasten mit Schienenauflageflächen (2) und einem unteren Sohlenbereich, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfesten Material besteht bzw. bestehen.
2. Betonschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material eine vorgefertigte Platte oder ein Profil oder ein Metallwinkel, insbesondere ein Stahlwinkel (3), ist.
3. Betonschwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material eine mit dem Standardbeton (4) verbundene erste Betonschicht (3', 3"") und/oder ein Sonderbeton (3", 3'") ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle für hohe dynamische Las- ten, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten
Standard-Beton (4), mit Schienenauflageflächen (2) und einem unteren Sohlenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfesten Material hergestellt wird bzw. werden, das als vorgefertigte Platte oder Profil in eine Schwellenform (1) unter oder auf den Standard-Beton (4) eingelegt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.
5. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallwinkel, insbesondere ein Stahlwinkel (3), als verschleiß-, abrieb-, oder zugfestes Material eingelegt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material als erste Betonschicht (3',3"") und/oder als Sonderbeton (3", 3'") nass in nass in einer Schwellenform (1) mit dem Standard-Beton (4) verbunden und ausgehärtet wird.
7. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Betonsorten nacheinander in die Schwellenform (1) eingebracht und im Grenzbereich durch Rütteln oder Vibrieren vermischt werden, um einen monolithischen Körper zu bilden.
8. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise vorgefertigte Platte aus Kunststoff verwendet wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in flüssiger oder noch plastischer Form in die Schwellenform (1) eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht.
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