EP1831467B1 - Betonschwelle und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle für hohe dynamische Lasten in einer Schwellenform.
• Aus dem Dokument US-A-4925094 ist eine Betonschwelle bekannt, bei der eingegossene Stahlplatten verwendet werden, um Auflageflächen zu bilden, auf denen eine Einlage aus einem Kunststoffmaterial angeordnet wird, auf der die Schienen positioniert werden. Auf diese Weise soll die Abriebfestigkeit erhöht werden.
• Das Dokument GB-A-2231902 schlägt eine Betonschwelle vor, die eine abriebfeste Schicht aufweist, die eine Schienenauflagefläche bildet. Die abriebfeste Schicht umfasst Partikel aus Aluminiumoxid, die Bestandteil einer Zementmischung sind.
• Die JP-A-402229301 offenbart eine Betonschwelle mit Schienenauflageflächen und einem unteren Sohlenbereich, bestehend aus einem Standardbeton, wobei die Schienenauflageflächen und der untere Sohlenbereich aus einem verschleißfesteren Material als der übrige Bereich der Schwelle bestehen.
• Bei hohen dynamischen Lasten kommt es in den Schienenstützpunktbereichen sowie auf der Unterseite der Betonschwellen häufig zu Verschleiß- und/oder Abrieberscheinungen. Dieser Verschleiß entsteht durch das Komprimieren von Kunststofflagen, die zwischen der Schiene und den Betonkörper der Betonschwelle eingelegt werden, bzw. durch Kornumlagerungen der Schotterbettung unter der Betonschwelle. Solche Abrieberscheinungen entstehen beispielsweise auch beim Abbremsen der enorm langen Züge in den USA und in Australien, die die verschweißten Schienen um einige zig Millimeter verschieben können, was natürlich zu einer entsprechenden Abriebbeaufschlagung der Betonschwellen führt.
• Bei pulsierender vertikaler Belastung werden die Kunststofflagen auch in horizontaler Richtung gedehnt und kontrahiert und reiben folglich an der Betonoberfläche der Betonschwellen. Auf der Unterseite der Betonschwellen reiben wiederum die Schotterkörner an dem Betonkörper. Das hat Materialabtrag in den Schienenstützpunkten und auf der Unterseite der Betonschwelle zur Folge. Aufgrund dessen wird die Geometrie und Tragfähigkeit der Betonschwellen mit der Zeit so beeinträchtigt, dass diese nicht mehr als sichere und standfeste Tragelemente tauglich sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle der eingangs genannten Art anzugeben, die diesen Verschleißeigenschaften mit geringem Aufwand entgegenwirkt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Alternativ wird diese Aufgabe auch durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 2 gelöst.
• Daneben betrifft die Erfindung eine Betonschwelle, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt ist.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material nass in nass mit dem Standardbeton in einer Schwellenform verbunden und ausgehärtet wird, indem je nach Art der Platzierung in der Schwelle zunächst das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material als Sonderbeton in die Schwellenform eingebracht und anschließend der Standardbeton eingefüllt wird.
• Erfindungsgemäß können bei diesem Verfahren durch unmittelbar nacheinander erfolgendes Einbringen der unterschiedlichen plastischen Betonmaterialien nass in nass der Standardbeton und der Sonderbeton 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.
• Alternativ kann es in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass eine vorzugsweise vorgefertigte Platte aus Kunststoff verwendet wird, wobei die Platte bevorzugt in flüssiger oder noch plastischer Form in die Betonform eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 u. 2

einen Schnitt durch eine Schwellenform zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abriebfesten Schienenauflageflächen, wobei rechts eine nicht erfindungsgemäße Variante dargestellt ist,

Fig. 3 u. 4

einen Längsschnitt durch eine Schwellenform in zwei unterschiedlichen Füllstadien zur Herstellung einer nicht erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abrieb- und/oder verschleißfestem Material im unteren Sohlenbereich der Betonschwelle,

Fig. 5 u. 6

Längsschnitte durch eine Schwellenform bei der Herstellung einer nicht erfindungsgemäßen Betonschwelle mit hoher Zugfestigkeit im unteren Sohlenbereich, und

Fig. 7 bis 9

Schnitte durch eine Schwellenform in den verschiedenen Stadien der Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle, die in der Mitte der Oberseite hohen Zugspannungen ausgesetzt ist.

• In Fig. 1 ist eine Schwellenform 1 gezeigt, die Formbereiche zur Bildung von Schienenauflageflächen 2 aufweist. Um bei hohen dynamischen, gegebenenfalls pulsierend vertikalen Belastungen eine erhöhte Abrieb- und Verschleißfestigkeit im Bereich dieser als Auflager dienenden Schienenauflageflächen 2 zu erzielen, können entweder, wie rechts in Fig. 1 gezeigt, Stahlwinkel 3 vor dem Einfüllen des Schwellenbetons eingebracht werden, oder aber es wird erfindungsgemäß eine erste Betonschicht 3' aus einem abrieb- und verschleißfesten Material aufgebracht, wie es in Fig. 1 links dargestellt ist. Anschließend erfolgt das Einfüllen eines Standardbetons 4, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei wird ein vorgefertigtes Bauteil, im vorliegenden Fall der Stahlwinkel 3, in den druckfesten Standardbeton 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 Abrieb- und Verschleißfestigkeit verfügt.
• In den Fig. 3 und 4 ist das Verfahren zur Herstellung einer Schwelle mit hoher Abrieb- und Verschleißfestigkeit im unteren Sohlenbereich gezeigt. Zu diesem Zweck wird zunächst der Standardbeton 4 in die Schwellenform 1 mit Ausnahme einer oben freibleibenden geringen Schichtstärke eingebracht und anschließend noch im nassen Zustand des Standardbetons 4 eine Schicht eines abrieb- und/oder verschleißfesten Sonderbetons 3" aufgebracht.
• Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 geht es um die Herstellung einer Schwelle für Schienenstrecken, bei denen im unteren Bereich der Betonschwellen hohe Zugkräfte auftreten. In die Schwellenform 1 wird zunächst wieder der Standardbeton 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 Fig. 7 bis 9 zeigen schließlich eine Ausführungsform, bei der eine Betonschwelle, wie sie in Fig. 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 Schwellenform 1 in die Mitte eine zugfeste Betonschicht 3"" als erste Betonschicht aufgebracht, anschließend der normale Standardbeton 4 in die Schwellenform 1 eingebracht und dann analog zu den Fig. 5 und 6 der zugfeste Sonderbeton 3'" als weitere Betonschicht aufgefüllt.
• Die durch die Ansprüche definierte Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wegen der unterschiedlichen Verwendung von abrieb- oder verschleißfesten Sonderbetonsorten sowie zugfestem Beton in unterschiedlichen Schwellenbereichen könnte beispielsweise auch die zugfestigkeitserhöhende Variante nach den Fig. 5 bis 9 mit der Variante, bei der eine hohe Abriebfestigkeit erzielt wird, wie es etwa in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, kombiniert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle für hohe dynamische Lasten in einer Schwellenform (1) mit Formbereichen zur Bildung von Schienenauflageflächen (2), mit den folgenden Schritten:

   - Einbringen einer ersten Betonschicht (3') aus einem abrieb- und verschleißfesten Material in die Schwellenform (1) nur im Bereich der Formbereiche zur Bildung der Schienenauflageflächen (2);

   - anschließendes Einfüllen eines hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standardbetons (4) in die Schwellenform (1);

   - wobei die erste Betonschicht (3') nass in nass in der Schwellenform (1) mit dem Standardbeton (4) verbunden und ausgehärtet wird.
2. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle für hohe dynamische Lasten in einer Schwellenform (1), mit den folgenden Schritten:

   - Einbringen einer ersten Betonschicht (3"") aus einem zugfesten Material in die Mitte der Schwellenform (1);

   - anschließendes Einfüllen eines hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standardbetons (4) in die Schwellenform (1);

   - Einbringen eines zugfesten Sonderbetons (3"') als weitere Betonschicht in die Schwellenform (1);

   - wobei die erste Betonschicht (3"") und der zugfeste Sonderbeton (3"') als weitere Betonschicht nass in nass in der Schwellenform (1) mit dem Standardbeton (4) verbunden und ausgehärtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen nacheinander in die Schwellenform (1) eingebrachten Betonsorten durch Rütteln oder Vibrieren im Grenzbereich vermischt werden, um einen monolithischen Körper zu bilden.
4. Betonschwelle für hohe dynamische Lasten, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einem Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.

Images