EP1298252A2 - Bahnschwelle mit unterseitiger Beschichtung - Google Patents

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EP1298252A2
EP1298252A2 EP02022017A EP02022017A EP1298252A2 EP 1298252 A2 EP1298252 A2 EP 1298252A2 EP 02022017 A EP02022017 A EP 02022017A EP 02022017 A EP02022017 A EP 02022017A EP 1298252 A2 EP1298252 A2 EP 1298252A2
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Hermann Gärlich
Rainer Ernst-Günter Achler
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RST-Rail Systems and Technologies GmbH
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials

Definitions

  • the invention relates to a railway sleeper with underside coating or Soldering by means of a composite panel.
  • threshold solders become underside coatings from elastic materials in the manufacturing process during concreting put on or subsequently glued to the underside of railway sleepers.
  • shrouded sleepers The on solid lanes coming to the application, the threshold partially enclosing elastic profiles (so-called shrouded sleepers) are not identical with soled sleepers in the sense of this invention.
  • An object of the invention is to provide a concrete sleeper for railways create their soloing manufacturing technology easily realized and durable can be attached elastically.
  • Threshold soles to the exclusion of the aforementioned disadvantages solved by that use the sill sole of a multi-layered construction a random fiber material such.
  • Nonwoven materials and especially geotextiles have surprisingly Excellent adhesion properties over fresh concrete and at the same time plastic and elastic properties.
  • Fiber structures Fiber density, fiber connection (needling, welding) and layer thickness This property can be adapted to the requirements.
  • the fibers are suitable for thermal bonding with elastic Plastics. These plastics can in turn be surface hardened, Elasticity and strength adapted to the requirements of sleeper reinforcement become.
  • the Microforming along said surface of the nonwoven layer increases crucially the demolition resistance of the plastic sheet of the concrete body, which is due to the fact that due to the nonwoven layer, the compound between plastic plate and concrete insensitive to shear forces and vibration is, as it were a flexible connection of the plastic plate is given on the threshold.
  • the geotextile with the plastic material of the plate is welded or at least the fiber ends of the nonwoven are embedded in the material of the plastic plate penetrates The concrete partially pouring into the nonwoven layer during casting of the threshold, so that it after curing of the concrete to a mechanical entanglement of the fibers comes in the near-surface concrete layer.
  • a geotextile can also another (plastic) nonwoven material or, generally, random fiber material be used.
  • the soles 10 are concreting the concrete sleepers 12 inserted into the formwork.
  • the sole 10 consists e.g. from a 3 mm to 5 mm thick elastic plastic layer 14 with a defined spring rate of e.g. 200 kN / mm.
  • a plastic nonwoven layer z. B.
  • a geotextile layer 16 placed on the plastic layer 14 and with this production internally taking advantage of the not yet hardened consistency of the plastic welded.
  • this can also be formed multi-layered.
  • the welding of the fibers of the geotextile layer 16 with the plastic layer 14 and the embedding of the fibers in the Concrete threshold 12 are not shown in the schematic drawing.
  • the resulting plate then consists of a lower-side elastic Plastic plate and a top side with this frictionally welded Geotextillage.
  • the thickness of the geotextile layer is about 3 mm 10 mm.
  • the composite panel described here (at least one elastic plastic layer and nonwoven layer) is used in this embodiment as a coating be carried out the underside of a concrete railway sleeper.
  • a concrete railway sleeper At the railway threshold it can be a prestressed concrete railway sleepers or a limp reinforced concrete railway sleepers act.
  • the railway sleepers with composite panel can be used for branch or intersection-free track sections or switches, Intersections or crossing deviations are used.

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Abstract

Die Bahnschwelle ist versehen mit einem Betonkörper (12) und mindestens einer unterseitig am Betonkörper (12) angeordneten elastischen Kunststoffschicht (14). Zwischen dem Betonkörper (12) und der mindestens einen elastischen Kunststoffschicht (14) ist eine Wirrfaserschicht, insbesondere Vliesschicht, vorzugsweise Geotextilschicht (16) angeordnet, die an dem Beton des Betonkörpers haftet und flächig mit der mindestens einen elastischen Kunststoffschicht (14) verbunden ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Bahnschwelle mit unterseitiger Beschichtung bzw. Besohlung mittels einer Verbundplatte.
Stand der Technik:
Bei bekannten Bahnschwellen aus Spannbeton, Beton oder Stahl sind unterseitige Beschichtungen bekannt (Besohlung), mit denen die schotterschonenden Eigenschaften einer Holzschwelle nachempfunden werden.
Bei diesen sogenannten Schwellenbesohlungen werden unterseitige Beschichtungen aus elastischen Materialien im Fertigungsverfahren beim Betonieren aufgelegt oder nachträglich an den Unterseiten von Bahnschwellen aufgeklebt.
Bei elastischen Besohlungen wird in bekannten Verfahren eine elastische Kunststoff- oder Gummischicht bereits bei der Herstellung mit einer Splittstreuung beschichtet, die eine Verbindung zum Beton bei der Herstellung von Betonschwellen ermöglicht. Andere Verfahren bevorzugen eine Profilierung in der Besohlung mit betonhaftenden Eigenschaften.
Es ist bekannt, die elastische Kunststoffschicht direkt mit dem Betonkörper zu verbinden (FR-A-2 753 998). DE-A-4 315 215 schlägt darüber hinaus noch vor, auf der dem Betonkörper abgewandten Unterseite der elastischen Kunststoffschicht zusätzlich noch eine Geotextilschicht anzuordnen. Diese Anordnung dient dem Schutz der elastischen Kunststoffschicht gegen das Eindringen von Schotterspitzen und hierdurch entstehender Schäden an der Kunststoffschicht und nicht dem Verbund zwischen Betonschwelle und elastischer Kunststoffschicht. Auch bei der aus EP-A-609 729 bekannten Bahnschwelle befindet sich die Geotextilschicht auf einer elastischen Kunststoffschicht, die ihrerseits direkt mit der eigentlichen Schotterbettunterlage verbunden ist und keinen Kontakt zur Bahnschwelle hat, sondern unter dem Schotter angeordnet ist.
Die bei festen Fahrbahnen zur Anwendung kommenden, die Schwelle teilweise umschließenden elastischen Profile (sogenannte beschuhte Schwellen) sind nicht mit besohlten Schwellen im Sinne dieser Erfindung identisch.
Bei allen Materialien von unterseitigen Schwellenbeschichtungen ist eine Oberflächenfestigkeit der Materialien erforderlich, die ein Eindringen der Schotterspitzen in diese Besohlung ausschließt.
Die Elastizität der Materialien, die Festigkeit gegen Spitzendruck des Schotters, die Möglichkeit der Haftung gegen Beton und die Betriebsfestigkeit des Systems stehen hierbei im gegenseitigen Widerspruch und schränken die Dauerhaftigkeit bzw. die Funktionalität ein.
Materialkombinationen, bei denen in Sandwichbauweise verschiedene Lagen unterschiedlicher Materialien laminiert und aufeinandergefügt werden, sind derart aufwändig, dass der Einsatz aus Kostengründen in Frage gestellt ist.
Der Nachteil bekannter Systeme besteht darin, dass:
  • bei diesen elastischen Besohlungen das schwingungstechnische Verhalten bei Verwendung einer ebenfalls elastischen Schienenbefestigung durch Eigenschwingungen der Schwelle schwer definierbar ist und Eigenschwingungen der Betonschwelle möglich sind, die das System schädigen.
  • die bei elastischen Besohlungen geforderten Steifigkeiten derart weiche Materialien erfordern, dass eine Resistenz gegen Schäden durch Schotterkanten und Schotterspitzen nicht ausgeschlossen werden kann.
  • die Herstellung und Applikation von anforderungsgerechten Sohlen derart kostenintensiv ist, dass der Einsatz elastischer Schienenbefestigungen ggf. vorteilhafter sein kann.
Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betonschwelle für Schienenwege zu schaffen, deren Besohlung fertigungstechnisch einfach realisiert und dauerhaft elastisch angebracht werden kann.
Mit der Erfindung wird eine Bahnschwelle mit unterseitiger Beschichtung bzw. Besohlung vorgeschlagen, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
Erfindungsgemäß wird die Konstruktion, Fertigung und Applikation von Schwellenbesohlungen unter Ausschluss vorgenannter Nachteile dadurch gelöst, dass die Schwellensohle aus einer mehrlagigen Konstruktion unter Verwendung eines Wirrfasermaterials wie z. B. Vliesmaterial und insbesondere Geotextil und mindestens einer elastischen Kunststoffschicht mit definierten Eigenschaften besteht.
Vliesmaterialien und insbesondere Geotextilien besitzen überraschenderweise hervorragende Haftungseigenschaften gegenüber Frischbeton und zugleich plastische und elastische Eigenschaften. Durch Wahl der Faserstrukturen, Faserdichte, Faserverbindung (Vernadelung, Verschweißung) und Lagendicke kann diese Eigenschaft den Anforderungen angepasst werden.
Die Fasern eignen sich andererseits zur thermischen Verbindung mit elastischen Kunststoffen. Diese Kunststoffe können wiederum in Oberflächenhärte, Elastizität und Stärke den Anforderungen der Schwellenbesohlung angepasst werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind verblüffend und haben sich in mehreren Prüfstand- und Langzeitversuchen bewährt. Diese sehr positiven Versuchsergebnisse sind auf die neuartige Verbindung der elastischen Kunststoffschicht mit dem Betonkörper zurückzuführen, die auch als "Mikroformschluss" bezeichnet werden kann. Dieser Mikroformschluss, das heißt die Ankopplung bzw. mechanische Verbindung der mindestens einen elastischen Kunststoffschicht oder bei mehreren elastischen Kunststoffschichten der Sandwich-Aufbau dieser Schichten an bzw. mit dem Betonkörper durch die Fasern der Vliesschicht, führt zu extrem hohen Abreiß- und Scherfestigkeiten, die für den dauerhaften Halt der elastischen Kunststoffschicht an der Unterseite des Betonkörpers sorgen, und zwar auch bei den für Bahnschwellen typischen dynamischen Belastungen. Die Vliesschicht sorgt dabei für eine kraftschlüssige Materialpaarung zwischen Beton und Kunststoff. Durch den Mikroformschluss entlang der genannten Fläche der Vliesschicht erhöht sich ganz entscheidend die Abrissfestigkeit der Kunststoffplatte von dem Betonkörper, was darauf zurückzuführen ist, dass aufgrund der Vliesschicht die Verbindung zwischen Kunststoffplatte und Beton unsensibel gegenüber Scherkräften und Vibrationen ist, da sozusagen eine flexible Anbindung der Kunststoffplatte an der Schwelle gegeben ist. Während herstellungsbedingt das Geotextil mit dem Kunststoffmaterial der Platte verschweißt ist bzw. zumindest die Faserenden des Vlieses in dem Material der Kunststoffplatte eingebettet sind, dringt der Beton beim Gießen der Schwelle teilweise in die Vliesschicht ein, so dass es nach Aushärtung des Betons zu einer mechanischen Verhakung der Fasern in der oberflächennahen Betonschicht kommt. Statt eines Geotextils kann auch ein anderes (Kunststoff-)Vliesmaterial oder, allgemein Wirrfasermaterial eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Analog zu den bekannten Systemen werden die Sohlen 10 beim Betonieren der Betonschwellen 12 in die Schalung eingelegt.
Die Sohle 10 besteht z.B. aus einer 3 mm bis 5 mm starken elastischen Kunststoffschicht 14 mit einer definierten Federkennziffer von z.B. 200 kN/mm. Beim Austritt der Kunststofflage aus dem Extruder wird im noch thermisch bedingt plastischen Zustand eine Kunststoff-Vliesschicht, z. B. eine Geotextilschicht 16 auf die Kunststoffschicht 14 aufgelegt und mit dieser fertigungsintern unter Ausnutzung der noch nicht erhärteten Konsistenz des Kunststoffs verschweißt. Statt einer einlagigen Kunststoffschicht 14 kann diese auch mehrlagig ausgebildet sein. Die Verschweißung der Fasern der Geotextilschicht 16 mit der Kunststoffschicht 14 sowie die Einbettung der Fasern in der Betonschwelle 12 sind in der schematischen Zeichnung nicht dargestellt.
Die hierbei entstehende Platte besteht danach aus einer unterseitigen elastischen Kunststoffplatte und einer oberseitigen mit dieser kraftschlüssig verschweißten Geotextillage. Die Dicke der Geotextillage beträgt ca. 3 mm bis 10 mm. Im eingebauten Zustand liegt die die Schienen 18 tragende Betonschwelle 12 auf einem Schotterbett 20.
Die hier beschriebene Verbundplatte (mindestens eine elastische Kunststoffschicht und Vliesschicht) wird in diesem Ausführungsbeispiel als Beschichtung der Unterseite einer Beton-Bahnschwelle ausgeführt sein. Bei der Bahnschwelle kann es sich um eine Spannbeton-Bahnschwelle oder um eine schlaff bewehrte Beton-Bahnschwelle handeln. Die Bahnschwelle mit Verbundplatte kann für abzweigungs- oder kreuzungsfreie Gleisabschnitte oder für Weichen, Kreuzungen oder Kreuzungsweichungen eingesetzt werden. Die Verbundplatte ist aber auch an der Unterseite anderer auf einem Untergrund, z. B. dem Erdboden aufliegender Betonkörper, wie z. B. Pflastersteine, Geh- oder Fahrwegplatten o.dgl. einsetzbar.

Claims (1)

  1. Bahnschwelle, mit
    einem Betonkörper (12) und
    mindestens einer unterseitig am Betonkörper (12) angeordneten elastischen Kunststoffschicht (14),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Betonkörper (12) und der mindestens einen elastischen Kunststoffschicht (14) eine Wirrfaserschicht, insbesondere Vliesschicht, vorzugsweise Geotextilschicht (16) angeordnet ist, die an dem Beton des Betonkörpers haftet und flächig mit der mindestens einen elastischen Kunststoffschicht (14) verbunden ist.
EP02022017A 2001-10-01 2002-10-01 Bahnschwelle mit unterseitiger Beschichtung Expired - Lifetime EP1298252B2 (de)

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