DE102004063636A1

DE102004063636A1 - Betonschwelle für hohe dynamische Lasten

Info

Publication number: DE102004063636A1
Application number: DE102004063636A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Freudenstein
Original assignee: Pfleiderer Infrastrukturtechnick GmbH and Co KG
Current assignee: Rail One GmbH
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2006-07-13
Also published as: JP2008527201A; EP1831467A1; EP1831467B1; MA29162B1; UA89508C2; AU2005321663A1; RU2007129153A; HUE026656T2; IL184102A0; MX2007007814A; KR20070087585A; WO2006069553A1; BRPI0518986A2; ZA200706361B; AU2005321663B2; CA2589943A1; TW200624634A; ES2558868T3; CN101094957A; AR056634A1

Abstract

Betonschwelle für hohe dynamische Lasten, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton, wobei die Schienenauflageflächen und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-/abrieb- oder zugfesten Material besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betonschwelle für hohe dynamische Lasten, 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-/Abriebserscheinungen. Dieser Verschleiß kommt durch das Komprimieren der Kunststofflagen die zwischen der Schiene und dem Betonkörper der Schwelle eingelegt werden, bzw. durch Kornumlagerungen der Schotterbettung unter der Schwelle. Solche Abriebserscheinungen entstehen beispielsweise auch wenn, wie dies beispielsweise bei den enorm langen Zügen in den USA und in Australien der Fall ist, derartige Züge abgebremst werden, wobei sie in diesem Fall die verschweißten Schienen um einige zig Millimeter verschieben können, was natürlich zu einer entsprechenden Abriebsbeaufschlagung der Betonschwellen führt.

Bei pulsierender vertikaler Belastung dehnen und kontraktieren die Kunststofflagen auch in horizontaler Richtung und reiben folglich an der Betonoberfläche der Schwellen. Auf der Unterseite der Schwellen reiben wiederum die Schotterkörner an dem Betonkörper. Das hat Materialabtrag in den Schienenstützpunkten und auf der Unterseite der Schwelle zur Folge. Aufgrund dessen wird die Geometrie und Tragfähigkeit der Schwellen 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 aus bekanntem, hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton so auszugestalten, dass mit nur geringem Aufwand diesen Verschleißeigenschaften entgegengewirkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schienenauflageflächen und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abriebs- oder zugfestem Material besteht, wobei im einfachsten Fall die Herstellung so er folgen kann, dass das verschleiß-, abriebs- oder zugfeste Material als vorgefertigte Platte in die Schwellenform unter oder auf den Standard-Beton eingelegt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.

Beispielsweise kann das abriebs-, verschleiß- oder zugfeste Material ein eingelegter Metallwinkel sein.

Mit besonderem Vorteil kann dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das abriebs-, verschleiß- oder zugfeste Material nass in nass mit dem Standard-Beton in der Form verbunden und ausgehärtet wird, indem je nach Art der Platzierung in der Schwelle das Sonderbetonmaterial zunächst in die Form eingebracht und anschließend der Standard-Beton eingefüllt oder umgekehrt zuerst der Standard-Beton eingefüllt wird und dann zur Bildung der verschleiß- und abriebfesten Sohle als Sonderbetonmaterial als oberste Schicht in die Form eingebracht wird.

Bei dieser Fertigung nass in nass durch unmittelbar nacheinander erfolgendes Einbringen der plastischen unterschiedlichen Betonmaterialien können die eingebrachten Betonsorten durch Rütteln oder Vibrieren 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.

Dabei kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die vorgefertigte Platte aus Kunststoff besteht, wobei bevorzugt die Platte in flüssiger oder noch plastischer Form in die Betonform eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einige Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 u. 2 einen Schnitt durch eine Schwellenform zum Herstellen abriebfester Schienenauflager, wobei links und rechts unterschiedliche Varianten dargestellt sind,
3 u. 4 einen Längsschnitt durch eine Schwellenform in zwei unterschiedlichen Füllstadien zur Herstellung einer Betonschwelle mit abriebs-/verschleißfestem Material im unteren Sohlenbereich der Schwelle,
5 u. 6 Längsschnitte durch eine Schwellenform beim Herstellen einer Schwelle mit hoher Zugfestigkeit im unteren Sohlenbereich, und
7 bis 9 Schnitte durch eine Schwellenform in den verschiedenen Stadien der Herstellung einer Schwelle die durch gegebenenfalls mittige Auflagerung in der Mitte auf der Oberseite hohen Zugspannungen ausgesetzt ist.
In der Schwellenform 1 in 1 erkennt man bei 2 die Formbereiche zur Bildung der Schienenstützpunktauflagerbereiche. Um bei hohen dynamischen gegebenenfalls pulsierend vertikalen Belastungen eine erhöhte Abriebs- und Verschleißfestigkeit im Bereich dieser Auflager zu erzielen, können entweder, wie rechts in 1 gezeigt, Stahlwinkel 3 vor dem Einfüllen des Schwellenbetons eingebracht werden, oder aber es kann eine erste Betonschicht 3' aus einem abriebs- und verschleißfestem Material aufgebracht werden, wie es in 1 links dargestellt ist. Anschließend erfolgt das Einfüllen des Standard-Schwellenbetons 4, wie es in 2 gezeigt ist. Dabei wird das vorgefertigte 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 Abriebs- und Verschleißfestigkeit verfügt.
In den 3 und 4 ist die Herstellung einer Schwelle mit hoher Abriebs- und Verschleißeigenschaften 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 abriebs- oder verschleißfesten Sonderbetons 3'' aufgebracht.
Beim Ausführungsbeispiel nach den 5 und 6 geht es um die Herstellung einer Schwelle für Schienenstrecken, bei denen im unteren Bereich der Schwellen 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 7 bis 9 zeigen schließlich eine Ausführungsform, bei der eine Schwelle wie sie in 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 Form in die Mitte eine zugfeste Betonschicht 3'''' aufgebracht, anschließend der normale Standard-Beton 4 in die Schwellenform 1 eingebracht und dann wie dies ja bereits in den 5 und 6 gezeigt war, die zugfeste Betonschicht 3''' aufgefüllt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wegen der unterschiedlichen Verwendung von abriebs- oder verschleißfesten Sonderbetonsorten sowie zugfestem Beton in unterschiedlichen Schwellenbereichen könnte beispielsweise auch die zugfestigkeitserhöhende Variante nach den 5 bis 9 mit der Variante bei der eine hohe Abriebsfestigkeit erzielt wird, wie es etwa in den 1 bis 4 dargestellt ist, kombiniert werden.

Claims

Betonschwelle für hohe dynamische Lasten, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich (3'', 3''') aus einem verschleiß-/abrieb- oder zugfestem Material besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-/abrieb- oder zugfeste Material als vorgefertigte Platte (3) in die Form (1) unter oder auf den Standard-Beton (4) eingesetzt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.
Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-/abrieb- oder zugfeste Material (3', 3'', 3''', 3'''') nass in nass mit dem Standard-Beton (4) in der Form (1) verbunden und ausgehärtet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen nacheinander in die Schwellenform (1) eingebrachten Betonsorten (3', 3'', 3''', 3'''') durch Rütteln oder Vibrieren im Grenzbereich vermischt werden um einen monolithischen Körper zu bilden.
Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die vorgefertigte Platte (3) aus Kunststoff besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die Platte (3) in flüssiger oder noch plastischer Form in die Betonform eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht.