DE19519617A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Eisenbahnschwellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Betonelementen, insbesondere Betoneisenbahnschwellen, in einem langen Spannbett sowie ein langes Spannbett zur Herstellung einer Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Betonelementen,. insbesondere Betoneisenbahnschwellen, umfassend einen Formboden und Spannstähle, die in Längsrichtung des langen Spannbettes verlaufen und mit Vorspannung fixiert sind.

Eisenbahnschwellen werden häufig aus Beton gefertigt, da Betoneisenbahnschwellen die Spurweite und Schienenneigung exakt und dauerhaft erhalten. Spannbetonschwellen werden auch bei Hochgeschwindigkeitsstrecken und bei festen Fahrbahnen mit schotterlosem Oberbau eingesetzt.

Im Stand der Technik werden Spannbetonschwellen durch Anwendung von zwei grundsätzlichen Verfahren hergestellt: dem Sofortentschalungssystem und dem Spätentschalungssystem.

Beim Sofortentschalungssystem wird der Beton in die betreffende Form gegossen, diese Form geschüttelt und umgekippt. Die Betonschwelle wird in einem Wärmeofen ausgehärtet und die Betonschwelle anschließend mit eingeschobenen, eingegossenen Spannstählen nachgespannt.

Beim Spätentschalungssystem wird der Beton in der Form ausgehärtet und bei jeder Form ein Spannstahl vor dem Einfüllen des Betons vorgespannt. Nach dem Aushärten des Betons wird das Spannmittel entlastet, abgeschnitten und die Spannbetonschwellen getrennt.

Beim langen Spannbett, einer Variante des Spätentschalungsystems, sind hintereinander viele Formen angeordnet und von einem oder mehreren gemeinsamen durchgehenden Spannstählen durchzogen. In der US-4,102,957 ist ein langes Spannbett zur Herstellung von Betoneisenbahnschwellen offenbart, bei dem die einzelnen Formbetten auf Walzen gelagert sind und in Längsrichtung des langen Spannbettes bewegbar sind. Diese Walzen dienen dazu, den einzelnen Formbetten eine Bewegung zu erlauben, wenn die Vorspannkraft der Spannstähle auf die gehärteten Betonelemente übertragen wird. Zwischen den jeweiligen Formbetten befinden sich Markierungsleisten, welche die Position angeben, an der die einzelnen Spannschwellen abschließend getrennt werden, indem die Spannstähle und die Betonmasse in dieser Ebene durchtrennt werden.

Es ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß im laufenden Produktionsverfahren das Durchtrennen der Verbindungen zwischen den einzelnen Spannschwellen beschleunigt wird und ein einfacher Längenausgleich der hintereinander angeordneten Spannschwellen beim Entlasten der vorgespannten Spannstähle gestattet wird.

Die Lösung dieses Problems erfolgt durch die Merkmale der Vorrichtung nach Anspruches 1 und insbesondere dadurch, daß zwischen den Formkästen quer zur Längsrichtung des Spannbettes verlaufende Trennelemente einsetzbar sind, die zu einem Rand der Trennelemente hin verlaufende Einschnitte besitzen, in welche die Spannstähle beim Einsetzen eintreten, und daß die Formkästen in Längsrichtung bewegbar gelagert sind.

Durch den Einsatz der Trennelemente, die jeweils zwischen den Formkästen angeordnet werden, wird weiterhin die Stahlbewehrung in Form von Spannstählen durchgehend für alle in Reihe angeordneten Spannbetten gestattet, gleichzeitig aber der Nachteil der langen Spannbetten im Stand der Technik, das Ausbilden von Betonbrücken zwischen den einzelnen Betonelementen, vermieden. Damit die Trennelemente auf die zwischen den einzelnen Formkästen durchlaufenden Spannstähle aufgesetzt werden können, sind diese mit Einschnitten versehen, die zum Rand hin laufen. Die Formkästen sind in Längsrichtung des langen Spannbettes bewegbar gelagert, um die großen Dehnwege ausgleichen zu können, die bei üblicherweise eingesetzten Spannstählen zwischen 30 cm und 40 cm pro 100 Meter Spannbettlänge liegen.

Die Lösung des obengenannten Problems erfolgt ebenfalls durch das Verfahren nach Anspruch 7, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Trennen der einzelnen Betonelemente nur die Spannstähle zwischen den Betonelementen durchtrennt werden müssen.

Dies erleichtert und beschleunigt erheblich den Verfahrensablauf. Nach dem Aushärten des Betons und dem Entlasten der Spannstähle müssen keine Betonbrücken zwischen den einzelnen Betonelementen durchtrennt werden. Lediglich das schnell und problemlos durchzuführende Durchtrennen der Spannstähle ist noch durchzuführen, bevor die fertigen Betonelemente, insbesondere Eisenbahnschwellen, aus den Formkästen entnommen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Spannbetonschwellen in einem langen Spannbett wird bevorzugt in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 durchgeführt, bei der in vorgegebenen Abständen quer zu den Spannstählen verlaufende Trennelemente, sog. Trennschwerter, einsetzbar sind, die so geformt sind, daß sie die Spannstähle eng umschließen und die nach oben, unten oder seitlich entnehmbar sind. Weiterhin ist der Formkasten in Längsrichtung bewegbar gelagert.

Somit werden die Trennelemente bereits kurz nach dem Rütteln des Betons im Anschluß an das Einfüllen entnommen und nach dem Aushärten des Betons und dem Einleiten der Vorspannung der Spannstähle müssen lediglich die Spannstähle zwischen den einzelnen Spannschwellen durchtrennt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

So können nach Anspruch 2 die Formkästen auf Kufen entlang von Schienen bewegbar sein. Die Bewegung auf Kufen stellt eine sehr einfache Ausführungsform dar und besitzt gegenüber der Anwendung von Rädern oder anderen rotierenden Elementen den Vorteil, vollkommen wartungsfrei zu sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht die Dicke der Einschnitte der Trennschwerter im wesentlichen dem Durchmesser der Spannstähle. Ein enges Umschließen der Spannstähle besitzt den Vorteil, daß kein Beton durch die Einschnitte dringen kann, wodurch eine Betonummantelung der Spannstähle erfolgen würde. Wenn diese Betonreste entlang der Spannstähle vermieden werden können, erhöht dies die Lebensdauer der verwendeten Durchtrennungsvorrichtung für die Spannstähle, beispielsweise eine hierfür vorgesehene Sägevorrichtung.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung übersteigt die Stärke der Trennschwerter geringfügig die Stärke eines Sägeblattes zum Durchtrennen der Spannstähle. Diese Ausführungsform birgt den großen Vorteil, daß es nur noch eines einzigen Sägeschrittes bedarf, um zwei aneinandergrenzende Betonelemente voneinander zu trennen und gleichzeitig die Spannstähle so abzutrennen, daß diese nicht mehr aus der stirnseitigen Fläche des Betonelements herausragen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Formkästen so gestaltet, daß sie einen Formboden umfassen, an dem unterschiedliche Befestigungselemente für Eisenbahnschienen befestigbar sind. Somit sind die Formkästen variabel einsetzbar. Weiterhin kann in einem Arbeitsgang ein weitestgehend fertiges Endprodukt erhalten werden und eine nachträgliche Befestigung eines Befestigungselements für Eisenbahnschienen kann entfallen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein langes Spannbett gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Aufriß des langen Spannbetts zur Verdeutlichung der Führung der Formkästen; und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Betoneisenbahnschwelle nach dem Entformen aus dem Formkasten nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein langes Spannbett 10 dargestellt. Im dargestellten Beispiel sind eine Vielzahl von Formkästen 16 für die Herstellung von jeweils mehreren, im speziellen Ausführungsbeispiel sechs, nebeneinander angeordneten Betonschwellen hintereinander angeordnet. In Längsrichtung durch jeden Formkasten 16 sind eine Mehrzahl, im vorliegenden Beispiel eine Anzahl von acht Spannstählen 12 im wesentlichen parallel zueinander gespannt. Jeder Spannstahl wird an einem Ende nahe der Stirnseite des langen Spannbetts 10 fest eingespannt und wird an seinem anderen Ende an einer Spannvorrichtung, beispielsweise einer hydraulischen Spannvorrichtung fixiert. Ein einzelner Spannstahl durchläuft, wie in Fig. 1 dargestellt ist, eine ganze Reihe von hintereinander angeordneten Formkästen 16.

Zwischen den Formkästen 16 sind Trennschwerter 14 angeordnet, welche die Formkästen voneinander räumlich abtrennen und so geformt sind, daß sie über die Spannstähle aufgeschoben werden können. Zu diesem Zweck können die Trennschwerter bevorzugt Schlitze oder Einschnitte besitzen, in welche die Spannstähle eingeführt werden, wenn die Trennschwerter zwischen die Formkästen bei durchlaufenden Spannstählen eingesetzt werden.

Einzelne Trennschwerter können auf die Höhe der Formkästen abgestimmt sein.

Die Formkästen sind in Abstimmung auf das gewünschte Gußprodukt geformt, wie aus den Profilierungen der Wandungsteile in Fig. 1 ersichtlich ist.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Aufriß eines erfindungsgemäßen, langen Spannbettes und dient der Verdeutlichung der Führung der Formkästen.

Der Formkasten 16 besitzt im Beispiel nach Fig. 2 sechs nebeneinander angeordnete Gußformen 18, die jeweils von acht Spannstählen 12 durchzogen sind. Aus Fig. 2 wird deutlich, daß der Formkasten auf Führungsschienen 20 gleitet, die einen T-förmigen Querschnitt besitzen und entlang derer der Formkasten 16 verschiebbar ist. Hierzu ist der Formkasten mit Doppel-T-Trägern verbunden, die korrespondierend zur Anordnung der Führungsschienen 20 am Formkasten 16 befestigt sind und auf das T-Profil der Führungsschienen aufgesetzt werden. Diese einfache Ausgestaltung der Verbindung zwischen Formkasten 16 und Führungsschienen gestattet eine leichte Verschiebbarkeit des Formkastens ohne durch die Verwendung bewegter, insbesondere rotierender Teile, einen erhöhten Wartungsaufwand zu erzeugen.

Zusätzlich sind an den Formkästen 16 Führungen 21 befestigt, in die eine Rüttelvorrichtung eingreifen kann. Somit ist für das gesamte Spannbett nur eine einzige Rüttelvorrichtung notwendig und es muß nicht unter jedem Formkasten ein Rüttler installiert werden.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Betoneisenbahnschwelle 22 nach dem Entformen aus einer Gußform 18 eines Formkastens 16. Die Spannstähle 12 verlaufen durch die Betonschwelle und üben eine längs der Betonschwelle 22 wirkende Druckkraft auf diese aus. Die genaue Profilierung der Betonschwelle 22 ist für die Erfindung nur insoweit wesentlich, als innerhalb der in den verschiedenen Ländern vorhandenen gesetzlichen Rahmenbedingungen eine bestmögliche Lösung erreicht werden konnte.

So sind bei der dargestellten Betonschwelle 22 die geneigten Flächen 24 unter einem Winkel ausgebildet, der die Entformung der Betonschwelle so weit erleichtert, daß diese "aus der Form springt". In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß die erfindungsgemäßen Formkästen, insbesondere die Formböden derselben, so gestaltet sind, daß die in Fig. 3 dargestellte Betonschwelle mit der Oberseite nach unten in den Formkästen gebildet werden.

Zur Anbringung von Befestigungselementen für Eisenbahnschienen werden zusätzlich Dübel 26 in die Betonschwellen eingegossen. Hier sind im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt, wie das Eingießen von Befestigungsaugen oder das direkte Eingießen der Schienenbefestigungselemente. Bevorzugt werden Kunststoffdübel auf dem Formboden der jeweiligen Formkästen angeordnet, welche die Befestigungselemente aufnehmen.

Im folgenden soll das Verfahren zum Herstellen von Spannbetonschwellen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Spannbewehrungen in Form von Spannstählen werden in das Spannbett eingezogen und fest verankert. Mit Hilfe einer hydraulischen Presse werden die Spannstähle vorgespannt. In jedes Spannbett werden bevorzugt mehrere Spannstähle eingezogen. Im dargestellten Beispiel werden 8 Spannstähle eingezogen und jeder mit einer Vorspannkraft von etwa 40 kN belastet. Die eingeleitete Vorspannkraft je Spannschwelle beträgt zwischen 350 kN und 500 kN, bevorzugt zwischen 300 kN und 400 kN.

Zwischen die einzelnen Formbetten werden Trennelemente, sog. Trennschwerter gelegt, die von einer Seite her oder von unten und oben eingebaut werden. Sie werden bevorzugt in einer oder mehreren Reihen angeordnet, so daß die Trennschwerter die Spannstähle möglichst eng umschließen. Dieses enge Umschließen soll verhindern, daß sich nach dem Eingießen von Beton in das Spannbett Betonbrücken zwischen den einzelnen Spannbetonschwellen bilden, die zusätzlich zu den Spannstählen durchtrennt werden müßten.

Anschließend wird Beton gleichmäßig in das Spannbett eingefüllt und durch Rütteln die Dichte des Betons erhöht. Das Einfüllen geschieht bevorzugt mit einer entlang des Spannbettes auf Schienen bewegbaren Betoniermaschine, die aus einem Einfülltrichter den Beton in das Spannbett einfüllt, während sie gleichmäßig in Längsrichtung des Spannbettes bewegt wird. Dies stellt die einfachste Möglichkeit dar, eine gleichmäßige Verteilung des Betons im Spannbett zu erreichen, jedoch sind beliebige in der Technik bekannte Methoden zum gleichmäßigen Einfüllen in die Gußform denkbar. Gleichzeitig wird das Formbett durch eine mit dem Einfülltrichter mitbewegte Vorrichtung gerüttelt, um den eingefüllten Beton zu verdichten und um zu verhindern, daß sich Hohlräume bilden können.

Nach etwa einer Stunde werden die Trennschwerter entfernt, indem sie entgegengesetzt zur Richtung, in der sie eingeschoben wurden, zwischen den Formbetten herausbewegt werden. Es bildet sich ein Bereich zwischen den Formbetten, der im wesentlichen frei von Beton ist. Anschließend härtet der Beton aus. Um das Aushärten zu beschleunigen, kann das Spannbett erwärmt werden, indem dieses etwa auf 50°C erwärmt wird. Eine Möglichkeit, diese Temperatur zu erzeugen liegt darin, unter den Formböden Heizrohre zu verlegen, die in geeigneter Weise beheizbar sind und die Wärme an das darüber liegende Spannbett mitteilen. Um Wärmeverluste gering zu halten und gleichmäßige Bedingungen in den Gußformen zu erreichen, kann das Spannbett mit einem geeigneten Material, wie einer Plane abgedeckt werden.

Nach dem ausreichenden Aushärten des Betons, das bei der oben genannten Temperatur von etwa 50°C nach etwa 14 Stunden erreicht ist, wird die Vorspannung der Spannstähle in den Betonkörper eingeleitet, indem die hydraulischen Pressen entlastet werden. Bei Dehnwegen von etwa 30 cm bis etwa 40 cm in einem 100 Meter langen Spannbett ist eine Ausgleich für die Dehnwege vorzusehen. Dieser Ausgleich wird durch die gleitende Lagerung der Formkästen längs des langen Spannbettes erreicht.

Anschließend werden die Spannstähle zwischen den einzelnen Spannschwellen durchsägt. Hierbei können die Schwellen in der Form liegen bleiben und müssen nicht vorher entnommen werden. Dies wird bevorzugt mit einer Sägevorrichtung ausgeführt, die auf Schienen in Längsrichtung des Spannbettes geführt wird und mit Kreissägeblättern die Spannstähle zwischen den Schwellen durchtrennt. Allerdings kann das Durchtrennen ebenso durch ein anderes in der Technik bekanntes Verfahren durchgeführt werden. Wenn das Spannbett in irgendeiner Weise während des Aushärtevorganges abgedeckt gewesen sein sollte, wird diese Abdeckung vor dem Durchtrennen der Spannstähle entfernt.

Abschließend werden die Spannschwellen aus den Formen entnommen. Hierzu kann beispielsweise eine mit Saugköpfen versehene Vorrichtung diese aufnehmen, um 180 Grad wenden und in geeigneter Weise ablegen. Die Vorrichtung zur Entnahme der Spannschwellen kann ebenfalls auf Schienen geführt werden.

Claims (9)

1. Langes Spannbett zur Herstellung einer Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Betonelementen, insbesondere Betoneisenbahnschwellen, umfassend eine Vielzahl von Formkästen und einen oder eine Mehrzahl von Spannstählen, die in Längsrichtung des langen Spannbettes verlaufen und mit Vorspannung fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Formkästen quer zur Längsrichtung des Spannbettes verlaufende Trennelemente einsetzbar sind, die zu einem Rand der Trennelemente hin verlaufende Einschnitte besitzen, in welche die Spannstähle beim Einsetzen eintreten; und die Formkästen in Längsrichtung bewegbar gelagert sind.

2. Langes Spannbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkästen auf Kufen entlang von Schienen bewegbar sind.

3. Langes Spannbett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis zwölf, vorzugsweise vier bis zehn Spannstähle längs des langen Spannbettes verlaufen.

4. Langes Spannbett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Einschnitte der Trennelemente im wesentlichen dem Durchmesser der Spannstähle entspricht.

5. Langes Spannbett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Trennelemente auf die Höhe der Formkästen abgestimmt sind.

6. Langes Spannbett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Trennelemente geringfügig die Stärke eines Sägeblattes zum Durchtrennen der Spannstähle übersteigt.

7. Langes Spannbett nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkästen eine Formboden umfassen, an dem Befestigungselemente für Eisenbahnschienen variabel befestigbar sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Betonelementen, insbesondere Betoneisenbahnschwellen, in einem langen Spannbett, umfassend die folgenden Schritte:

• - Einziehen von Spannstählen in das Spannbett und Vorspannen der Spannstähle;
• - Einfügen von Trennelementen, die quer zur Längsrichtung des Spannbettes verlaufen, in vorgegebenen Abständen;
• - Einfüllen von Beton in das Spannbett;
• - Aushärten des Betons;
• - Entfernen der Trennelemente;
• - Entlasten der auf Zug beanspruchten Spannstähle; und
• - Trennen der einzelnen Betonelemente, dadurch gekennzeichnet, daß
• - zum Trennen der einzelnen Betonelemente nur die Spannstähle zwischen den Betonelementen durchtrennt werden; und
• - beim Trennen der einzelnen Betonelemente diese in der Form verbleiben.

9. Verfahren zur Herstellung von Betonelementen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem einzigen Sägeschnitt jeweils zwei aneinandergrenzende Betonelemente nachbearbeitungsfrei getrennt werden können.