DE2327063B2 - Verfahren zum verfestigen der schotterbetten von eisenbahngleisen - Google Patents
Verfahren zum verfestigen der schotterbetten von eisenbahngleisenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen der Schotterbetten von Eisenbahngleisen durch Einsprühen
von Bindemitteln in das Schottergefüge zum Verkleben der Schottersteine.
Beim Eisenbahnoberbau hat das Schotterbett die Aufgabe, die statischen und dynamischen Kräfte, die
durch die Fahrzeuge auf die Gleise wirken, aufzunehmen und in den Untergrund weiterzuleiten, wobei die
Lage der Gleise für einen möglichst langen Zeitraum stabil bleiben soll. Die Kräfte erhöhen sich mit
steigender Geschwindigkeit und Achslast der Schienenfahrzeuge erheblich, wodurch die Beanspruchung der
Gleise und der Schotterbetten, insbesondere bei kleinen Gleislagefehlern, rasch zunimmt Dabei können zu
große horizontale Kräfte zu Gleisverwerfungen und zu große vertikale Kräfte zu vermehrten Einsenkungen der
Schwellen und damit zu Unebenheiten des Schienenweges führen. Besonders nachteilig wirken sich in den
Kurvenstrecken, die nahezu 40% des deutschen Schienennetzes ausmachen, die erhöhten Seitenkräfte
aus, die bei den Schwellen einen hohen Querverschiebewiderstand erfordern, um hinreichende Sicherheit
gegen Gleisverwerfungen zu gewährleisten. Dort wirkt sich besonders der gemischte Verkehr von schnellfahrenden
Reisezügen und langsamfahrenden schweren Güterzügen nachteilig aus, da die Überhöhung der
Gleise einen Kompromiß darstellt. So wirken die Fliehkräfte der schnellfahrenden Reisezüge nach außen,
während die Hangabtriebskräfte der langsamfahrenden Güterzüge eine nach innen gerichtete Verschiebung der
Gleise bewirken. Dies führt zu einer allmählichen Auflockerung des Schottergefüges und zu einer
Verschlechterung der Gleisanlage.
Die Gleise müssen daher durch planmäßige Durcharbeitung von Zeit zu Zeit exakt ausgerichtet werden.
Diese Durcharbeitung erfolgt durch Großgeräte, z. B. Gleisricht- und Stopfmaschinen, die auf den Gleisen
bewegt werden und die durch Stopfwerkzeuge z. B. Stopfpickel unter Beistellen und/oder Vibrieren eine
Verdichtung des Schotters im Bereich der Schwellen, insbesondere unter den Schwellen, bewirken. Außerdem
kann durch Vorkopf- und Schwellenfachverdichter eine Verdichtung des gesamten Schottergefüges erzielt
werden. Schon beim Austritt der Stopfwerkzeuge, z. B. der Stopfpickel, aus dem Schotterbett wird jedoch eine
geringfügige Auflockerung verursacht, die erst nach einiger Zeit durch den rollenden Verkehr beseitigt wird.
Der zeitliche Abstand zwischen den jeweils erforderlichen Durcharbeitungen des Schotterbettes hängt vom
Untergrund, von der Streckenbelastung sowie von der Geschwindigkeit und tjgr Zusammensetzung des Zugverkehrs
ab. Die Bahnverwaltungen sind daher an einem Verfahren interessiert, das die Fixierung der
exakten Gleislage über einen möglichst langen Zeitraum gewährleistet, ohne daß dadurch dereu spätere
Regulierung unmöglich gemacht wird.
In dem Bericht »Stabilized Ballast Investigation« des
Office of High Speed Ground Transportation, US Department of Transportation, Contract Nr. 3-0254 ist
ein Verfahren zur Verfestigung von Schotterbetten beschrieben, bei den man den Schotter zunächst wäscht
und dann nacheinander mit einer einprozentigen Ammoniaklösung und mit einer wäßrigen Dispersion
eines Butadien-Styrol-Copolymerisates besprüht. Nach dem Abtrocknen des Schotterbettes werden dann
Schwellen und Schienen aufgebracht, nochmals mit Ammoniaklösung gewaschen und eine weitere wäßrige
Dispersion des Butadien-Styrol-Copolymerisates aufgesprüht Der Nachteil dieses Verfahrens kann einmal
darin gesehen werden, daß es praktisch nur für Neustrecken oder nach Ausbau des Gleisrostes
angewendet werden kann. Wendet man es bei der planmäßigen Durcharbeitung vorhandener Gleisanla
gen an, so gelangt bei diesem Verfahren kein Verfestigungsmittel in den für die Tragfähigkeit
wichtigen Bereich des Schotterbettes unter den Schwellen. Außerdem neigen die für dieses bekannte
Verfahren verwendeten Butadien-Styrol-Copolymensate stark zum Altern.
Aus der DT-OS 20 63 727 ist außerdem ein Verfahren zur Stabilisierung von Schotterbetten bekannt, bei dem
man die einzelnen Steine des Schottergerüstes ganz oder teilweise, insbesondere an ihren Berührungsstellen
durch ein Bindemittel verklebt. Das Bindemittel soll durch Injizieren eingebracht werden und beim Aushärten
gegebenenfalls unter Schaumbildung die Hohlräume ausfüllen. In dieser DT-OS wird jedoch nicht offenbart,
um welche Kunststoffe es sich hierbei handeln soll und auf welche Weise diese in das Schottergerüst injiziert
werden können. Eine reproduzierbare Lehre zum technischen Handeln kann daher der DT-OS 20 63 727
nicht entnommen werden.
Schließlich sind aus der DT-AS 10 73 969 Injektionslanzen zum Einpressen von fließfähigen Mitteln in den
Boden, in losen Schotter od. dgl. bekannt, die aus einem
Einpreßrohr mit seitlichen Austrittsöffnungen und einem Spitzenstück bestehen. Dieser Auslegeschrift
kann jedoch kein Hinweis darauf entnommen werden, daß diese Injektionslanzen beim planmäßigen Durcharbeiten
der Gleise zum Einsprühen von Bindemitteln zum Verfestigen des Schotterbetts von Eisenbahngleisen
eingesetzt werden können. Da die Austrittsöffnungen dieser Injektionslanzen in Achsrichtung nach oben
weisen, tritt die durch das Einpreßrohr eingepreßte Flüssigkeit entlang dem Einpreßrohr nach oben aus und
ein Versprühen der Flüssigkeit kann dabei wegen der Größe der Austrittsöffnungen praktisch nicht stattfinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, um Schotterbetten von ausgerichteten
Gleisanlagen durch Verkleben der Schottersteine des Schottergefüges nachhaltig derart zu
verfestigen, daß ein erneutes Ausrichten erst nach einer
vergrößerten Zeitspanne erforderlich wird, und um den
Schotter auch im Bereich unter den Schwellen zu verfestigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das
Einsprühen des Bindemittels beim Stopfen und/oder Verdichten im Wirkungsbereich der Stopf- und/oder
Verdichtungswerkzeuge erfolgt Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Schotterbetten,
insbesondere von Gleisanlagen, besonders wirtschaftlich und nachhaltig zu verfestigen, so daB die Zeitspanne
innerhalb der ein erneutes Ausrichten von Gleisanlagen und Verfestigen des Schotterbettes erforderlich wird,
wesentlich langer ist, als dies nach den bisherigen
Verfahren der Fall war. Ein erneutes Durcharbeiten, und verfestigen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
nicht verhindert, da der ursprünglich hergestellte Verbund der Schottersteine durch die Stopf- und
Verbindungswerkzeuge aufgehoben wird Das Einsprühen des Bindemittels in das Schottergefüge kann mit
besonderem Vorteil durch in den Stopf- und/oder Verdichtungswerkzeugen vorgesehene Düsen erfolgen.
Hierfür sind in den Werkzeugen innen Leitungen vorgesehen, durch die die Düsen mit flüssigen
Bindemitteln versorgt werden können. In der Regel sind 60 bis. 80 % der Stopfpickel mit Düsen versehen, wobei
je Stopfpickel meist 1 bis 2 Düsen vorgesehen sind. Die Stopfpickelmaschinen weisen zumeist mindestens 4,
häufig aber 8 und mehr, z. B. 32 oder 40 Stopfpickel auf.
Bei derartigen Stopfpickelmaschinen werden die Bindemittel vorteilhafterweise in seitlicher Richtung beim
Eintauchen der Pickel in den Schotter ausgesprüht, derart, daß die Bindemittel vor allem in den Bereich an
den Seiten und unterhalb dsr Schwellen gelangen. Eine geeignete Ausführungsform eines Stopfpickels ist in
dem DT-Gbm G 73 19 950 abgebildet, bei dem die Stopfpickel mit einem oder mehreren Kanälen versehen
sind, über die, sowie über Düsen in der Platte am unteren Pickelbereich die Bindemittel während der
Vibration des Eintauch- und Beistellvorganges und während des Rütteins unter Druck in das Schotterbett
eingebracht werden; gegebenenfalls münden die Kanäle in einen Hohlraum, von dem dann etwa 1 bis 4
düsenförmige Bohrungen oder Düsen ausgehen, die vorteilhafterweise vertikal gegeneinander versetzt
angeordnet sind. Bei Verdichtungswerkzeugen von Schwellenfachverdichtern können mehrere, meist 8 bis
20 Düsen an den Seitenflächen und/oder Bodenflächen angeordnet sein, durch die dann das Bindemittel in den
Bereich der Verdichtung, d. h. insbesondere in Richtung auf den Bereich an den Seiten der Schwellen gesprüht
wird. Verwendet man für das Verdichten Vorkopfverdichter, so kann das Bindemittel z. B. durch Düsen auf
das Schotterbett gesprüht werden, die auf der dem Schotterbett zugewandten Sv-ite der Vorkopfverdichter
angeordnet sind, wobei das Einsprühen des Bindemittels ab einem Abstand des Vörkopfverdichters von etwa 5
bis 10 cm von der Schotterbettoberfläche oder nach dessen Aufsetzen erfolgt
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Bindemittel flüssiges Bitumen oder
auch eine wässerige Kunststoffdispersion verwendet. Als wässerige Kunststoffdispersionen kommen z. B.
handelsübliche Dispersionen auf der Basis von Polyacrylaten und/oder Vinylesterpolymerisaten und/oder
Polyisobutylen in Betracht
Die geeigneten wäßrigen Dispersionen enthalten Kunststoffe der genannten Art im allgemeinen in
Mensen von 20 bis 60, insbesondere von 40 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Dispersion. Bewährt
haben sich vor allein wäßrige Dispersionen von Estern der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit 1 bis 12,
insbesondere 2 bis 8 C-Atome enthaltenden Alkanolcn,
Insbesondere den Acryl- und/oder Methacrylestern des
Äthanols, n-Butanols, Isobutylalkohols, Isooctanols oder
2-ÄthyIhexylalkohols. Der Gehalt derartiger Emulsionscopolymerisate
an Acryl- und/oder Methacrylsäureestern der genannten Art liegt im allgemeinen zwischen
30 und 90 Gew.%. Zusätzlich enthalten derartige Copolymerisate meist Vinylester, wie Vinylacetat
und/oder Vinylpropionat, vinylaromatische Verbindungen
wie besonders Styrol, und/oder Acrylnitril, sowie in
untergeordneten Mengen, die meist zwischen 1 und 10,
insbesondere zwischen 2 und 5 Gew.% liegen, vorzugsweise 3 bis 5 C-Atome enthaltende Mono-
und/oder Dicarbonsäuren und/oder deren Amide, wie
insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Methacrylamid und Acrylamid. Der Gehalt an Vinylacetat
und/oder Styrol in derartigen Copolymerisaten liegt meist im Bereich von 30 bis 60 Gew.%, der Gehalt an
Acrylnitril im allgemeinen im Bereich von 5 bis 20 Gew.%. In manchen Fällen kommt auch Vinylchlorid als
Comonomeres für die Copolymerisate in Mengen von 20 bis 50 Gew.% in Frage. Zusätzlich bzw. im Gemisch
mit Polyacrylaten der genannten Art können mit Vorteil auch wäßrige Dispersionen von Vinylester-Copolymerisaten,
die sich insbesondere von , überwiegenden Mengen Vinylacetat oder Vinylpropionat ableiten,
eingesetzt werden. Derartige Copolymerisate enthalten meist in Mengen von etwa 10 bis 30Ciew.% Acrylester 1
bis 4 C-Atome enthaltende Alkanole und/oder Vinylchlorid einpolymerisiert. Als Polymerisat-Dispersionen
von Interesse sind außerdem wäßrige Dispersionen des Polyisobutylen, die Polyisobutylen eines Molekulargewichts
von 5000 bis 200 000, insbesondere von 10 000 bis 130 000, gemessen nach H. Staudinger, »Die hochmolekularen
organischen Verbindungen«, Springer-Verlag, Berlin 1932, S. 170 ff, in Mengen von 20 bis 60 Gew.%
enthalten. Derartige Polyisobutylen-Dispersionen, die in
an sich bekannter Weise als sekundär-Dispersionen hergestellt sein können, können für sich oder im
Gemisch mit Polyacrylat-Dispersionen der oben genannten Art eingesetzt werden. Werden Polyacrylat-Dispersionen
der genannten Art im Gemisch mit Polyvinylester-Dispersionen oder mit Polyisobutylendispersionen
eingesetzt so kann das Mischungsverhältnis von Polyacrylat (fest) zu Polyvinylester (fest) und/oder
Polyisobutylen (fest) im allgemeinen zwischen 1 :9 und 9 :1 liegen und ein Mischungsverhältnis von 1 :2 bis
2:1 ist von besonderem Interesse. Als Polymerisatdispersionen in Frage kommen ferner wässerige Dispersionen
von Copolymerisaten des Vinylchlorids, die in Mengen von meist 10 bis Gewichtsprozent Ester der
Acrylsäure mit meist 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkanolen einpolymerisiert enthalten.
Die folgenden Dispersions-Gemische haben sich für das Verfestigen von Schotterbetten nach dem neuen
Verfahren besonders bewährt:
30 bis 80 Gewichtsteile (a) einer etwa 50prozentigen wässerigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus
etwa gleichen Teilen n-Butylacrylat, Vinylacetat und
Vinylchlorid oder eines Mischpolymerisates von 80 bis 92 Gewichtsprozent Isooctylacrylat, 7 bis 17 Gewichtsprozent
Acrylnitril und 1 bis 3 Gewichtsprozent Acrylsäure, Methacrylsäure oder Itaconsäure oder eines
Mischpolymerisates aus etwa gleichen Teilen Styrol und einem 2 bis 4 C-Atome im Alkoholrest enthaltenden
Acrylester und 1 bis 4 Gewichtsprozent Acrylsäure mit
20 bis 60 Teilen (b) einer 10- bis 60gewicbtsprozentigen
wässerigen Dispersion von Polyisobutylen eines Molekulargewichts von 50 000 bis 200 000 und/oder einer 30-bis 50gewichtsprozentigen wässerigen Dispersion eines
Mischpolymerisates aus 60 bis 80 % Vinylpropionat und
20 bis 40 % Vinylchlorid.
Die Menge an Kunststoff, die in wässeriger
Dispersion zur Verfestigung der Schotterbetten erforderlich wird, beträgt meist 1 bis 10 kg Kunststoff (fest) je
Schwelle.
Geeignete Bitumina sind z. B. wäßrige Bitumen-Dispersionen und Bitumen-Schmelzen sowie Bitumen-Lösungen, wobei im allgemeinen von Bitumen B *0 bis
B 200 oder von geblasenem Bitumen ausgegangen wird, das haftvermittelnde Zusätze und/oder Netzmittel
enthalten kann.
Claims (4)
1. Verfahren zum Verfestigen der Schotterbetten von Eisenbahngleisen durch Einsprühen von Bindemitteln
in das Schottergefüge zum Verkleben der Schottersteine, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einsprühen des Bindemittels beim Stopfen und/oder Verdichten im Wirkungsbereich der Stopf-
und/oder Verdichtungswerkzeuge erfolgt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einsprühen des Bindemittels durch in den Stopf- und/oder Verdichtungswerkzeugen
vorgesehene Düsen erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine wässerige
Kunststoffdispersion verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel flüssiges Bitumen
verwendet wird.
20
Priority Applications (9)
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Publications (3)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4304776A1 (de) * | 1993-02-17 | 1994-08-18 | Koch Marmorit Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur längerfristigen Stabilisierung der Stopfbereiche von Bahngleisen |
DE19711437A1 (de) * | 1997-03-19 | 1998-10-01 | Krupp Ag Hoesch Krupp | Gleisstopfmaschine zum Einbringen von Bindemittel in ein Schotterbett und Bindemittel hierfür |
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Publication number | Publication date |
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NL7407035A (de) | 1974-11-28 |
FR2324801A1 (fr) | 1977-04-15 |
JPS5020405A (de) | 1975-03-04 |
CH563498A5 (de) | 1975-06-30 |
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IT1018677B (it) | 1977-10-20 |
AT328491B (de) | 1976-03-25 |
GB1472799A (en) | 1977-05-04 |
ATA428874A (de) | 1975-06-15 |
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