CN105332324A - 一种复合材料轨枕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料轨枕，轨枕由轨枕体和枕芯复合组成，轨枕体为空心矩形，轨枕体四角处外角设有圆弧，轨枕体的空腔中填充有枕芯，轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角复合组成后为一体，即轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角相等，轨枕体四角处外圆角半径与轨枕体四角处内圆角半径相匹配，轨枕体上平面厚度与侧平面厚度相等，底平面厚度大于上平面厚度和侧平面厚度，复合组成后在轨枕的两端铣有槽。本发明具有轻质高强、承载能力高、不变形、不吸潮、体积稳定、耐化学腐蚀、耐老化、减震性好、不导电、结构简单、现场安装方便等优点。

Description

一种复合材料轨枕

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其适用于铁路、轨道交通中支撑钢轨的复合材料轨枕。

背景技术

轨枕是现在铁路交通运输领域中不可缺少的材料，其作用是通过钢轨连接件将钢轨连接在轨枕之上，通过轨枕来保持两股或多股钢轨之间的轨距、水平方向等几何形状。以及使钢轨所承受的各种载荷均衡的分布在轨枕基础上。因此轨枕必须具有轻质高强、耐候性和减振等作用。

目前现有的轨枕有：木质轨枕、钢筋混凝土轨枕、钢质轨枕和复合材料实心轨枕，但他们都存在着一些问题。

木制轨枕虽然弹性好、重量轻，制作简单，绝缘性能好，但现在森林资源匮乏，随着人们环保意识的不断增强，森林木材得到保护，木材价格也在不断上涨，在露天条件下受环境和气候的影响，木制轨枕容易腐朽和开裂，甚至在轨枕中间形成空洞。并且木材无防虫、防水、防火等性能，为使木材制作成轨枕，还必须对木材进行化学处理，以达到防腐、防虫的性能，但使用的木材防腐、防虫的化学物品污染环境，还对人体造成伤害。木制轨枕使用的木材种类和部位不同，其强度和弹性不完全一致，在机车车辆作用下会形成轨道不平顺，增大了轮动力作用。在长期列车载荷的冲击和碾压下，易造成轨枕机械磨损，缩短使用寿命，并引起弹性不一致。木材本身硬度不高，耐候性较差，在露天条件下使用受环境和气候的影响，使轨枕容易老化、腐朽及开裂等，在使用的过程中轨枕防腐层一旦破坏，这种老化腐朽现象会明显加剧。枕木上的道钉孔会因使用日久而松弛，持钉能力下降，木材有显著的干燥收缩和遇湿膨胀的特性，其变形会引起轨距和轨向发生变化，造成行车安全隐患。随着机车车辆轴重的增加、列车速度的提高发及动量的增加，木枕的强度不足以长期承受列车运行带来的巨大应力。同时，由于木材本身强度不高，在对安装构件进行支撑时，需要布置密集的轨枕才能达到要求，从而增加了施工量，也增加了使用成本。

钢筋混凝土轨枕虽然使用寿命长、稳定性好的特点，但由于其钢度大、弹性差导致减振效果也差，从而增大噪音，列车车体振动厉害，且在使用一段时间后容易出现开裂的现象，影响铁路运输安全；另外钢筋混凝土轨枕太笨重，增加了搬运难度，使得其铺设、养护维修以及运输都很不方便。并且容易出现裂缝，不可修复使用，比较浪费。

此外由于混凝土轨枕和钢制轨枕自身的绝缘性比较差，因此钢筋混凝土和钢制轨枕在使用过程中还需进行二次绝缘，特别是在电气化线路中，绝缘性要求更高。另外，在制备原材料水泥和钢筋过程中会排放大量的CO₂，据报道，制备水泥和钢筋过程中排放的CO₂量分别为木轨枕的10倍和200倍，造成环境污染，不符合环保、低碳的要求。

钢质轨枕虽然牢固耐用，但造价高、自身沉重，不易搬动，弹性小。不能被广泛应用。铺设后与列车之间发生摩擦的噪音很大。

另外，复合材料实芯轨枕是由高密度发泡材料制造，其质轻，但内部组织松软，强度达不到轻枕所需要的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种轻质高强、承载能力高、不变形、不吸潮、体积稳定、耐化学腐蚀、耐老化、减震性好、不导电、结构简单、现场安装方便的复合材料轨枕。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种复合材料轨枕，轨枕由轨枕体和枕芯复合组成，轨枕体为空心矩形，轨枕体四角处外角设有圆弧，半径R1=2—10mm，轨枕体的空腔中填充有枕芯，轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角复合组成后为一体，即轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角半径相等，半径R2=15—30mm，轨枕体四角处外圆角半径与轨枕体四角处内圆角半径相匹配，使轨枕体上平面相邻的两个圆角处对角厚度大于轨枕体上平面和侧平面厚度5—20mm，使轨枕体底平面相邻的两个圆角处对角厚度大于底平面厚度8～25mm，轨枕体上平面厚度与侧平面厚度相等Y是15—30mm，底平面厚度大于上平面厚度和侧平面厚度12—20mm，轨枕体与枕芯复合组成后在轨枕的两端铣有槽。

本发明的进一步改进在于：轨枕两端槽深可根据拱桥的拱高和轨枕需要排列的数量分别铣有不同深度的槽。

本发明的进一步改进在于：铣槽处使底平面内壁厚度X大于上平面和侧平面厚度3—10mm，槽宽大于轨枕下支撑梁的宽度1—3mm。

本发明的进一步改进在于：轨枕体材料为纤维增强树脂基复合材料；枕芯材料为一种长纤维增强的硬质聚氨酯合成材料，由聚氨酯胶粘剂将2—4块长纤维增强硬质聚氨酯合成材料胶粘。

本发明的进一步改进在于：枕芯在轨枕体放置方向可以是横向也可以是竖向，当枕芯放置竖向时，两侧的长纤维增强硬质聚氨酯合成材料的厚度要大于固定螺栓直径20—30mm。

本发明的进一步改进在于：纤维增强树脂基复合材料包括树脂和纤维增强材料，纤维增强材料包括纤维毡和纤维纱，并且使纤维毡和纤维纱在轨枕体中构成轨枕体支撑骨架，即纤维毡在轨枕体中绕轨枕体铺层，纤维纱为多束，沿轨枕体纵向方向密布在纤维毡之间。

本发明的进一步改进在于：从轨枕体的内层向外层依次排列一个单元和另一个单元的纤维毡，每个单元的纤维毡方向为相对位置方向，每个单元的纤维毡可以是单层纤维毡，也可以是多层纤维毡，每个单元的多层纤维毡相对位置上纤维毡数量相等，每个单元的纤维毡铺设成包绕轨枕体中，在同一个单元的轨枕体中同一层的纤维毡，须是具有相同种类、相同面密度和相同轴向的纤维毡。

本发明的进一步改进在于：单层相对位置方向的纤维毡或多层相对位置方向的纤维毡构成一个单元呈筒状包绕轨枕体的壁上，一个单元的纤维毡包括上下相对方向U形状纤维毡，另一个单元的纤维毡包括左右相对方向U形状纤维毡，每个单元的单层纤维毡为一层，在一个单元中具有多层纤维毡时，至少有一层纤维毡的种类、面密度和轴向不同于其它层的纤维毡，一个单元和另一个单元的纤维毡中至少一个单元包括2块U形状纤维毡，其中，一个单元的一块U形状纤维毡覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向的U形状纤维毡覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡相互搭合，另一个单元的一块U形状纤维毡覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向U形状纤维毡覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡相互搭合。

本发明的进一步改进在于：在上平面和底平面四个圆角对角处增加圆角纤维毡。

本发明的进一步改进在于：在底平面下半部的一个单元和另一个单元层之间加入多层平面状纤维毡及在底平面内壁厚度X向下范围区域加入多层平面状纤维毡，所有加入在底平面内的多层平面状纤维毡覆盖轨枕体的整个底平面和底平面相邻的两个圆角处。

本发明的进一步改进在于：轨枕体所用树脂为：乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；纤维毡为：玻璃纤维毡、玻璃纤维编织毡、玻璃纤维网格布、碳纤维毡、芳纶布、涤纶布或者其两种或两种以上的混合物；纤维纱为：玻璃纤维纱、碳纤维纱、芳纶纤维纱、涤纶纤维纱或者其两种或两种以上的混合物。

本发明的进一步改进在于：轨枕体所用树脂为乙烯基酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占65%—72%；乙烯基酯树脂混合料占28%—35%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；乙烯基酯树脂混合料包括乙烯基酯树脂、聚醋酸乙烯酯、过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化异丁基甲基甲酮、氢氧化铝、色糊、脱模剂；各材料的重量比为：

混合纤维纱：31.2%—34.6%；

混合纤维毡：33.8%—37.4%；

乙烯基酯树脂：21.17%—26.46%；

聚醋酸乙烯酯：3.74%—4.67%；

过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯：0.08%—0.095%；

过氧化苯甲酰：0.12%—0.15%；

过氧化苯甲酸叔丁酯：0.08%—0.095%；

过氧化异丁基甲基甲酮：0.2%—0.26%；

氢氧化铝：1.23%—1.54%；

色糊：1.0%—1.26%；

脱模剂：0.38%—0.47%；

聚醋酸乙烯酯为低收缩剂；过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化异丁基甲基甲酮为固化剂；氢氧化铝为填料。

本发明的进一步改进在于：轨枕体所用树脂为聚氨酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占75%—83%；聚氨酯树脂混合料占17%—25%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；聚氨酯树脂混合料包括多元醇、异氰酸酯和高岭土；各材料的重量比为：

混合纤维纱：36.1%—39.8%；

混合纤维毡：38.9%—43.2%；

多元醇：7.45%—10.95%；

异氰酸酯：9.38%—13.8%；

高岭土：0.17%—0.25%。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、复合轨枕主要生产工艺为拉挤工艺，此生产效率高，原材料浪费少，整体性和截面形状一致性好，型材长度不受限制。

2、自重轻、强度高。

3、可设计性高：根据轨枕所要求承受的负荷，设计制造不同厚度、截面、形状、尺寸及不同强度的轨枕。

4、耐腐蚀性好：轨枕耐腐蚀，无须定期维护保养，造成环境污染等问题，节约了维修和防护费用，尤其在一些工作环境恶劣的地方使用。

5、热导率低、膨胀系数小，在有温差时所产生的热应力比金属低得多。

6、安装方便：轨枕在工厂中模块化生产，对于环境的破坏小，运输吊装方便，降低建造成本。

7、轨枕除了用于新建的铁路上，还可用于待维修的轨枕，即替换现有的轨枕。

轨枕生产工艺由拉挤工艺生产，本发明具有轻质高强、承载能力高、不变形、不吸潮、体积稳定、耐化学腐蚀、耐老化、减震性好、不导电、结构简单、现场安装方便等特点。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A的剖视图；

图3为新型复合轨枕枕芯在轨枕体横向放置图；

图4为新型复合轨枕枕芯在轨枕体竖向放置图；

图5为新型复合轨枕轨枕体纤维增强树脂基复合材料的内部结构图；

图6为纤维毡分布结构图；

图7为上下向U形纤维毡为一个单元的示意图；

图8为左右向U形纤维毡为一个单元的示意图；

图9为有三层上下向U形纤维毡为一个单元的放大示意图；

图10为有三层左右向U形纤维毡为一个单元的放大示意图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明示出了一种复合材料轨枕的具体实施方式，轨枕由轨枕体1和枕芯2复合组成。

轨枕通过以下外部结构设计、轨枕体内部材料结构的分布及使用的树脂基材和枕芯材料，经复合成型后检测，其中主要力学性能如下：

检测项目	单 位	检测数据
			螺栓道钉抗拔强度	KN	75
抗弯曲载荷	KN	500
			抗疲劳性能	KN	200万次/324 KN

说明：静载检测完成通过后，进行疲劳检测。疲劳检测采用500KN往复式疲劳试验机进行。在跨距中心加载振动频率2Hz—5Hz之间，加载荷载为324KN。

当检测次数分别达到50万次、100万次、150万次、200万次后，重新进行3次静载试验，荷载最大值为400kN。

检测结果，经过200万次循环后，轨枕没有破坏，且加载和支撑位置橡胶垫没有陷进轨枕，为合格品。

枕芯材料使用一种长纤维增强的硬质聚氨酯合成材料，其目的是为了提高固定螺栓道钉抗拔强度和固定螺栓安装的垂直度。

如图1和图2所示，轨枕体为矩形，轨枕体四角处外角设有圆弧，半径R1=2—10mm，使轨枕体上平面宽度稍大于防震垫的宽度，这样能使防震垫全面积的覆盖安装在轨枕体的上平面，起到更好的防震作用。同时当列车运行时，轨枕体四角处圆弧能更好的承受列车运行带来的巨大应力。轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角复合组成后为一体，即轨枕体四角处内圆角与枕芯四角处外圆角半径相等，半径R2=15—30mm。设计时将轨枕体四角处外圆角半径与轨枕体四角处内圆角半径相匹配，使轨枕体上平面相邻的两个圆角处对角厚度大于轨枕体上平面和侧平面厚度5—20mm，使轨枕体底平面相邻的两个圆角处对角厚度大于底平面厚度8～25mm，这样能够更好的消除列车运行时带来的巨大应力，使巨大的应力均匀分布的轨枕体的上平面、底平面和两个侧面上，这样能更好的提高轨枕体本身的强度。轨枕体上平面厚度与侧平面厚度相等，Y=15—30mm。底平面厚度大于上平面厚度和侧平面厚度12—20mm。为了能使轨枕更好的铺设在拱桥上，轨枕铺设后使轨枕的上平面在同一水平面上，轨枕复合组成后在轨枕的两端铣有槽3，其轨枕两端槽深可根据拱桥的拱高和轨枕需要排列的数量，分别铣有不同深度的槽3，铣槽处使底平面内壁厚度X大于上平面和侧平面厚度3—10mm，槽宽大于轨枕下支撑梁的宽度1—3mm。

枕芯材料为一种长纤维增强硬质聚氨酯合成材料。由聚氨酯胶粘剂将2—4块长纤维增强硬质聚氨酯合成材料胶粘。枕芯在轨枕体放置方向可以是横向（如图3）也可以是竖向（如图4），当枕芯放置竖向时，两侧的长纤维增强硬质聚氨酯合成材料的厚度要大于固定螺栓直径20—30mm。

如图5所示，轨枕体材料为纤维增强树脂基复合材料，纤维增强树脂基复合材料包括树脂4和纤维增强材料，纤维增强材料包括纤维毡5和纤维纱6，并且使纤维毡和纤维纱在轨枕体中构成轨枕体支撑骨架，即纤维毡在轨枕体中绕轨枕体铺层，纤维纱为多束，沿轨枕体纵向方向密布在纤维毡之间。

如图6所示，纤维毡在轨枕体中铺设方式：从轨枕体的内层向外层依次排列一个单元和另一个的纤维毡，每个单元的纤维毡方向为相对位置方向，每个单元的纤维毡可以是单层纤维毡，也可以是多层纤维毡。但每个单元的多层纤维毡相对位置上纤维毡数量相等，如纤维毡51和纤维毡52及纤维毡53和纤维毡54相对位置的多层纤维毡数量相等，即纤维毡51为3块，纤维毡52也必须为3块，纤维毡53为2块，纤维毡54也必须为2块，每个单元的纤维毡铺设成包绕轨枕体中，在同一个单元的轨枕体中同一层的纤维毡须是具有相同种类、相同面密度和相同轴向的纤维毡。

在图7中，纤维毡51、纤维毡52为上下相对方向U形状纤维毡为一个单元；在图8中，纤维毡53、纤维毡54为左右相对方向U形状纤维毡为另一个单元。每个单元的纤维毡可以是单层纤维毡，也可以是多层纤维毡。如图9和图10，纤维毡511和纤维毡521为一个单元中的一层纤维毡，纤维毡512和纤维毡522为一个单元中的中间层纤维毡，纤维毡513和纤维毡523为一个单元中的另一层纤维毡，这三层纤维毡至少有一层纤维毡的种类、面密度和轴向不同于其它层的纤维毡。一个单元的一块U形状纤维毡51覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向的U形状纤维毡52覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡51、52相互搭合。另一个单元的一块U形状纤维毡53覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向U形状纤维毡54覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡53、54相互搭合。由于轨枕体上平面相邻的两个圆角对角处厚度大于轨枕体上平面和侧平面厚度，故在上平面两个圆角对角处增加圆角纤维毡56。又由于底平面相邻的两个圆角对角处厚度大于轨枕体底平面厚度，故在底平面两个圆角对角处增加圆角纤维毡56。由于轨枕体底平面厚度和底平面相邻的两个圆角对角处厚度大于轨枕体上平面和侧平面厚度，在底平面下半部的一个单元和另一个单元层之间加入多层平面状纤维毡及在底平面内壁厚度X向下范围区域加入多层平面状纤维毡55。所有加入在底平面内的多层平面状纤维毡覆盖轨枕体的整个底平面和底平面相邻的两个圆角处。

在图6、图9和图10中，两块相对方向的U形状纤维毡（如纤维毡51、纤维毡52或纤维毡53、纤维毡54）或多层重叠的相对方向的U形状纤维毡（如纤维毡511、纤维毡521、纤维毡512、纤维毡522、纤维毡513、纤维毡523）构成一个单元呈筒状包绕轨枕体的壁上，一个单元的一块U形状纤维毡51覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向U形状纤维毡52覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡51、52相互搭合，覆盖轨枕体的四个壁，也即包绕轨枕体壁上，这使得轨枕体在四壁的各个位置以及各个角落处都具有所需的力学性能。另一个单元的一块U形状纤维毡53覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向U形状纤维毡54覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡53、54相互搭合。覆盖轨枕体的四个壁，也即包绕轨枕体壁上，这使得轨枕体在四壁的各个位置以及各个角落处都具有所需的力学性能。并且使纤维毡51、纤维毡52相互搭合处与纤维毡53、纤维毡54相互搭合处不在同一个平面内，这样能够很好提高复合轨枕的强度。

轨枕体所用树脂为：乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂。

纤维毡为：玻璃纤维毡、玻璃纤维编织毡、玻璃纤维网格布、碳纤维毡、芳纶布、涤纶布或者其两种或两种以上的混合物。

纤维纱为：玻璃纤维纱、碳纤维纱、芳纶纤维纱、涤纶纤维纱或者其两种或两种以上的混合物。

纤维纱提供了纵向方向的拉伸强度。然而，纤维纱通常在纵向方向具有较高的强度，但不能满足横向方向所需要的强度，若只用纤维纱，则所获得的复合轨枕只能较好地抵抗在纵向方向的拉伸应力，对其施加在横向方向或其它方向的应力就不能满足（例如：轨枕安装上轨道后，当列车运行时，固定轨枕的螺栓为克服列车运行时对轨枕施加各个方向的应力），轨枕很容易屈服断裂。因此，在复合轨枕中使用了纤维毡进行横向强度增强。纤维毡可以是双轴向或多轴向的编织毡或网格布，即在其纤维毡平面上具有两个以上方向编织纤维，从而使得其所述的多个方向上具有较高的力学性能。双轴向编织毡或网格布纤维方向为0°/90°，三轴向编织毡或网格布纤维方向为0°/45°/-45°，和90°/45°/-45°。

单层相对位置方向的纤维毡或多层相对位置方向的纤维毡构成一个单元呈筒状包绕轨枕体的壁上，在一个单元中，除单层（如纤维毡51、纤维毡52和纤维毡53、纤维毡54）纤维毡为一层外，其它多层相对位置方向纤维毡构成的一个单元中的多层纤维毡可以是相同种类的纤维毡，也可以是不同种类的纤维毡。可以是面密度相同的纤维毡，也可以是面密度不同的纤维毡，可以是同轴向的纤维毡，也可以是不同轴向的纤维毡，可以是双轴向纤维毡，也可以是多轴向的纤维毡。但在一个单元的轨枕体中同一层的纤维毡，须具有相同种类、相同面密度和相同轴向的纤维毡。

轨枕体所用树脂为乙烯基酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占65%—72%；乙烯基酯树脂混合料占28%—35%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；乙烯基酯树脂混合料包括乙烯基酯树脂、聚醋酸乙烯酯、过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化异丁基甲基甲酮、氢氧化铝、色糊、脱模剂；各材料的重量比为：

混合纤维纱：31.2%—34.6%；

混合纤维毡：33.8%—37.4%；

乙烯基酯树脂：21.17%—26.46%；

聚醋酸乙烯酯：3.74%—4.67%；

过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯：0.08%—0.095%；

过氧化苯甲酰：0.12%—0.15%；

过氧化苯甲酸叔丁酯：0.08%—0.095%；

过氧化异丁基甲基甲酮：0.2%—0.26%；

氢氧化铝：1.23%—1.54%；

色糊：1.0%—1.26%；

脱模剂：0.38%—0.47%；

聚醋酸乙烯酯为低收缩剂。对降低树脂的固化收缩具有很好的效果，同时对树脂的固化有一定的延缓作用。过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化异丁基甲基甲酮为固化剂。四种不同的固化剂添加到树脂中，使树脂在受热固化中，使树脂受不同的温度逐步形成固化来提高轨枕本身的强度。同时均可提高产品固化速度和拉挤速度，增加产品产量。氢氧化铝为填料。填料能改善树脂工艺性能及产品性能和降低成本，提高产品的机械强度和硬度，减少产品体积收缩，增加耐热性、自熄性，增加树脂的粘度和降低流动性。

轨枕体所用树脂为聚氨酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占75%—83%；聚氨酯树脂混合料占17%—25%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；聚氨酯树脂混合料包括多元醇、异氰酸酯和高岭土；各材料的重量比为：

混合纤维纱：36.1%—39.8%；

混合纤维毡：38.9%—43.2%；

多元醇：7.45%—10.95%；

异氰酸酯：9.38%—13.8%；

高岭土：0.17%—0.25%。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (13)

1.一种复合材料轨枕，其特征在于：所述轨枕由轨枕体（1）和枕芯（2）复合组成，所述轨枕体（1）为空心矩形，所述轨枕体（1）四角处外角设有圆弧，半径R1=2—10mm，所述轨枕体（1）的空腔中填充有所述枕芯（2），所述轨枕体（1）四角处内圆角与所述枕芯（2）四角处外圆角复合组成后为一体，即所述轨枕体（1）四角处内圆角与所述枕芯（2）四角处外圆角半径相等，半径R2=15—30mm，所述轨枕体（1）四角处外圆角半径与所述轨枕体（1）四角处内圆角半径相匹配，使轨枕体上平面相邻的两个圆角处对角厚度大于轨枕体上平面和侧平面厚度5—20mm，使轨枕体底平面相邻的两个圆角处对角厚度大于底平面厚度8～25mm，轨枕体上平面厚度与侧平面厚度相等（Y）是15—30mm，底平面厚度大于上平面厚度和侧平面厚度12—20mm，所述轨枕体（1）与所述枕芯（2）复合组成后在轨枕的两端铣有槽（3）。

2.根据权利要求1所述一种复合材料轨枕，其特征在于：所述轨枕两端槽深可根据拱桥的拱高和轨枕需要排列的数量分别铣有不同深度的槽（3）。

3.根据权利要求1或2所述一种复合材料轨枕，其特征在于：铣槽处使底平面内壁厚度（X）大于上平面和侧平面厚度3—10mm，槽宽大于轨枕下支撑梁的宽度1—3mm。

4.根据权利要求1所述一种复合材料轨枕，其特征在于：所述轨枕体（1）材料为纤维增强树脂基复合材料；所述枕芯（2）材料为一种长纤维增强的硬质聚氨酯合成材料，由聚氨酯胶粘剂将2—4块长纤维增强硬质聚氨酯合成材料胶粘。

5.根据权利要求4所述一种复合材料轨枕，其特征在于：所述枕芯（2）在轨枕体（1）放置方向可以是横向也可以是竖向，当所述枕芯（2）放置竖向时，两侧的长纤维增强硬质聚氨酯合成材料的厚度要大于固定螺栓直径20—30mm。

6.根据权利要求4所述一种复合材料轨枕，其特征在于：所述纤维增强树脂基复合材料包括树脂（4）和纤维增强材料，纤维增强材料包括纤维毡（5）和纤维纱（6），并且使所述纤维毡（5）和所述纤维纱（6）在所述轨枕体（1）中构成轨枕体支撑骨架，即所述纤维毡（5）在所述轨枕体（1）中绕所述轨枕体（1）铺层，所述纤维纱（6）为多束，沿所述轨枕体（1）纵向方向密布在所述纤维毡（5）之间。

7.根据权利要求6所述一种复合材料轨枕，其特征在于：从所述轨枕体（1）的内层向外层依次排列一个单元和另一个单元的纤维毡，每个单元的纤维毡方向为相对位置方向，每个单元的纤维毡可以是单层纤维毡，也可以是多层纤维毡，每个单元的多层纤维毡相对位置上纤维毡数量相等，每个单元的纤维毡铺设成包绕轨枕体中，在同一个单元的轨枕体中同一层的纤维毡，须是具有相同种类、相同面密度和相同轴向的纤维毡。

8.根据权利要求7所述一种复合材料轨枕，其特征在于：单层相对位置方向的纤维毡或多层相对位置方向的纤维毡构成一个单元呈筒状包绕轨枕体的壁上，一个单元的纤维毡包括上下相对方向U形状纤维毡（51、52），另一个单元的纤维毡包括左右相对方向U形状纤维毡（53、54），每个单元的单层（51、52或53、54）纤维毡为一层，在一个单元中具有多层纤维毡时，至少有一层纤维毡的种类、面密度和轴向不同于其它层的纤维毡，一个单元和另一个单元的纤维毡中至少一个单元包括2块U形状纤维毡（51、52或53、54），其中，一个单元的一块U形状纤维毡（51）覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向的U形状纤维毡（52）覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡（51、52）相互搭合，另一个单元的一块U形状纤维毡（53）覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，而另一个相对方向U形状纤维毡（54）覆盖轨枕体的一整个壁以及与该整个壁相邻的两个壁的大半个壁，两块U形状纤维毡（53、54）相互搭合。

9.根据权利要求8所述一种复合材料轨枕，其特征在于：在上平面和底平面四个圆角对角处增加圆角纤维毡（56）。

10.根据权利要求8所述一种复合材料轨枕，其特征在于：在底平面下半部的一个单元和另一个单元层之间加入多层平面状纤维毡及在底平面内壁厚度（X）向下范围区域加入多层平面状纤维毡（55），所有加入在底平面内的多层平面状纤维毡覆盖轨枕体的整个底平面和底平面相邻的两个圆角处。

11.根据权利要求6所述一种复合材料轨枕，其特征在于：轨枕体所用树脂为：乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；纤维毡为：玻璃纤维毡、玻璃纤维编织毡、玻璃纤维网格布、碳纤维毡、芳纶布、涤纶布或者其两种或两种以上的混合物；纤维纱为：玻璃纤维纱、碳纤维纱、芳纶纤维纱、涤纶纤维纱或者其两种或两种以上的混合物。

12.根据权利要求11所述一种复合材料轨枕，其特征在于：轨枕体所用树脂为乙烯基酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占65%—72%；乙烯基酯树脂混合料占28%—35%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；乙烯基酯树脂混合料包括乙烯基酯树脂、聚醋酸乙烯酯、过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化异丁基甲基甲酮、氢氧化铝、色糊、脱模剂；各材料的重量比为：

混合纤维纱：31.2%—34.6%；

混合纤维毡：33.8%—37.4%；

乙烯基酯树脂：21.17%—26.46%；

聚醋酸乙烯酯：3.74%—4.67%；

过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯：0.08%—0.095%；

过氧化苯甲酰：0.12%—0.15%；

过氧化苯甲酸叔丁酯：0.08%—0.095%；

过氧化异丁基甲基甲酮：0.2%—0.26%；

氢氧化铝：1.23%—1.54%；

色糊：1.0%—1.26%；

脱模剂：0.38%—0.47%；

聚醋酸乙烯酯为低收缩剂；过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己基）酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化异丁基甲基甲酮为固化剂；氢氧化铝为填料。

13.根据权利要求11所述一种复合材料轨枕，其特征在于：轨枕体所用树脂为聚氨酯树脂混合料时，轨枕体材料按重量比为：纤维增强材料占75%—83%；聚氨酯树脂混合料占17%—25%；纤维增强材料包括混合纤维纱和混合纤维毡；聚氨酯树脂混合料包括多元醇、异氰酸酯和高岭土；各材料的重量比为：

混合纤维纱：36.1%—39.8%；

混合纤维毡：38.9%—43.2%；

多元醇：7.45%—10.95%；

异氰酸酯：9.38%—13.8%；

高岭土：0.17%—0.25%。