EP2946036A1 - Bahnschwelle - Google Patents

Bahnschwelle

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Publication number
EP2946036A1
EP2946036A1 EP13831816.7A EP13831816A EP2946036A1 EP 2946036 A1 EP2946036 A1 EP 2946036A1 EP 13831816 A EP13831816 A EP 13831816A EP 2946036 A1 EP2946036 A1 EP 2946036A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibers
concrete body
concrete
sole
schwellensohle
Prior art date
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Granted
Application number
EP13831816.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2946036B1 (de
Inventor
Brigitte HORKE
Gerhard BURTSCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Getzner Werkstoffe Holding GmbH
Original Assignee
Getzner Werkstoffe Holding GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Getzner Werkstoffe Holding GmbH filed Critical Getzner Werkstoffe Holding GmbH
Priority to PL13831816T priority Critical patent/PL2946036T3/pl
Publication of EP2946036A1 publication Critical patent/EP2946036A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2946036B1 publication Critical patent/EP2946036B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E01B1/005—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers with sleeper shoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C19/00—Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces
    • B05C19/001—Flocking
    • B05C19/002—Electrostatic flocking

Definitions

  • the invention relates to a railway sleeper, which has a concrete body with a sill sole attached to this, wherein for shear strength connection of the sill with the concrete body fibers are on the one hand connected to the sill and on the other hand with the concrete body and in this case are partially embedded in the concrete of the concrete body , Furthermore, the invention relates to a method for shear strength connection of a Schwellensohle with a concrete body of a railway sleeper by means of fibers, which are connected on the one hand with the Schwellensohle and on the other hand with the concrete body and thereby partially embedded in the concrete of the concrete body.
  • Sleeper sleepers for railway sleepers are used in particular for
  • Vibration protection and gravel bedding used in concrete sleepers are effective
  • EP 1 298 252 A2 discloses a railway sleeper in which the sleeper sole is connected to the concrete body of the railway sleeper by means of a connecting layer which is formed by a random fiber layer, in particular a nonwoven layer. Fibers of the random fiber layer are embedded on the one hand in the concrete of the concrete body in its near-surface lower side region and on the other hand in the
  • Fiber layer arranged, which is integrated in both the concrete and in the plastic layer of the sole. Due to the partially embedded in the concrete three-dimensional structure of these prior art connection layers, the permanent, tear-resistant and shear-resistant connection between the concrete body of the railway sleeper and the threshold sole is improved.
  • the previously known bonding layers formed by random fiber layers, in particular needled nonwoven layers or random webs have drawbacks in various respects.
  • cement slurry cement sludge
  • Such a layer can transmit only relatively small forces, which is why the forces between the connecting layer and the concrete body are subsequently limited.
  • Appearances are holes, lumpy fiber clusters, variations in thickness, etc. The reached over the connection layer
  • Curvature of the composite of the Schwellensohle come with the connection layer. As a result, the handling is difficult and an impairment of the connection with the concrete body of the railway sleeper can be the result.
  • the fibers are connected to each other and are not part of a connected textile fabric.
  • the fibers are only indirectly interconnected, namely via the threshold sole or an adhesive layer applied thereto, via which the fibers are connected to the sill sole.
  • Concrete embedded in the concrete body are advantageously at least substantially perpendicular to the surface of the threshold sole.
  • Substantially rectangular is intended to mean that more than 90%, preferably more than 95%, of the fibers make an angle in the range of 90 ° +/- 15 ° with the surface of the fibers
  • the fibers are thus individually connected to the sill, the connection being made by connecting their ends with an adhesive layer applied to the material forming the sill, or directly with the material of the sill.
  • a connection being made by connecting their ends with an adhesive layer applied to the material forming the sill, or directly with the material of the sill.
  • Adhesive layer applied to the already finished body of the threshold sole, so in particular after the plastic material of the threshold sole is already cured, and as a result the Befiockung with the fibers
  • the Befikockung is carried out with the fibers before the plastic of the Schwellensohle is cured.
  • the flock fibers are thus fed with their ends to the reaction mixture, which after the
  • Curing forms the Schwellensohle.
  • the penetration depth of the fibers into the adhesive layer or into the material of the threshold sole is favorably in the range of 0.1 mm to 0.5 mm, preferably in the range of 0.2 mm to 0.3 mm.
  • the length of the flock fibers is advantageously in the range of 0.5 mm to 10 mm, preferably in the range of 2 mm to 5 mm. It is possible that the flock fibers are all substantially the same length. Substantially the same length shall mean here that the deviations of the individual fibers from the average fiber length are less than 10%.
  • a modified training provides flock fibers with different lengths.
  • the at least substantially equal orientation of the flock fibers to the surface of the sill ie, at least 90%, preferably at least 95%, of the fibers are in an angular range of +/- 15 ° to a predetermined orientation which is particularly perpendicular to the surface of the sill) be achieved by an electrostatic field, as is common in flocking.
  • Sole or the applied to the sill sole adhesive layer may optionally be provided.
  • Electrostatic flocking is conventionally used for various surfaces, in particular for optical and / or haptic reasons. Also for noise reduction, for surface protection and to change the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a railway sleeper according to the invention
  • Figures 2 to 4 are schematic side views of the threshold sole before flocking, after the application of the adhesive layer and after flocking with the fibers.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a device for flocking the
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a railway sleeper 1 in the form of a
  • Concrete sleeper comprising a concrete body 2 and attached to the underside of the soleplate 3. With the sleeper sole 3, the railway sleeper 1 rests on a gravel bed 4 indicated in FIG.
  • the railway sleepers 1 laid at a distance from each other in the ballast bed carry a track, of which a rail 5 is shown in FIG.
  • the attachment of the rail 5 to the railway sleeper 1 is not shown here.
  • a layer of an elastic material can be arranged between the rail 5 and the railway sleeper 1.
  • the concrete body 2 is made of reinforced concrete. This may be a "late scraper” where de-scaling takes place when the concrete has hardened or an “early scraper” which can already be disengaged before the concrete hardens.
  • the concrete body 2 as
  • the Schwellensohle 3 consists of an elastic plastic. Preference is given to a formation of foamed polyurethane. Trainings from others,
  • foamed, elastomers or thermoplastic elastomers are conceivable and possible.
  • the sill sole 3 preferably covers only the underside of the concrete body 2.
  • the bond between the concrete body 2 and the threshold sole 3 is advantageously already at the factory, so that no work on the site in this regard are required.
  • the thickness of the threshold sole 3 is preferably in the range of 4mm to 20mm.
  • fibers 6 are present, which protrude into the concrete of the concrete body 2, so are embedded over part of their length in the concrete of the concrete body.
  • This length is preferably more than 50% of the total length of the fibers 6, more preferably more than two-thirds of the total length of the fibers 6. Over their remaining length, the fibers 6 are applied to the sill bottom 3
  • the embedding of the fibers 6 in the concrete body 2 takes place during the production of the concrete body 2, before the concrete of the concrete body 2 has hardened. At the
  • Curing the concrete is a frictional connection of the fibers 6 with the concrete body 2.
  • the fibers 6 are embedded in the concrete of the concrete body 2 before it has hardened, the fibers 6 are already connected to the sill 3.
  • the sill 3 with its associated fibers 6 facing towards the concrete of the concrete body 2 is placed in the mold on the cast concrete body 2 and preferably shaken into the concrete of the concrete body 2.
  • the Schwellensohle 3 could be inserted with the zuzugelloenden concrete facing fibers 6 even before pouring the threshold in the mold cavity or applied to this, so that the
  • the fibers 6 are flock fibers of a flock, with which the threshold sole 3 is provided.
  • Figs. 2 to 4 Various stages of the formation of the Schwellensohle 3 with the flocking with the fibers 6 are shown schematically in Figs. 2 to 4.
  • the base body of the sill sole is formed in a conventional manner
  • an adhesive layer 9 is applied to the surface 10 of the base body of the threshold sole 3, which faces the concrete body 2 in the finished state of the railway sleeper 1, cf. Fig. 3 (the thickness of the adhesive layer 9 is exaggerated in the schematic figures).
  • the fibers 6 are connected with the aid of an electrostatic field with the not yet cured adhesive of the adhesive layer 9, cf.
  • the fibers 6 are aligned at least substantially the same, preferably at right angles to the surface 10 of the threshold sole 3.
  • the fibers are shown on the surface of the adhesive layer 9 ending. In fact, the ends of the fibers 6 protrude slightly into the
  • Adhesive layer 9 in, ie the fibers 6 are over part of their length in the Adhesive layer 9 embedded, for example about 0.2mm to 0.3mm.
  • the thickness of the adhesive layer 9 is greater than the length of the embedding of the fibers 6.
  • the thickness of the Schwellensohle 3 is substantially greater than the thickness of the
  • Adhesive layer 9 preferably at least five times larger.
  • the application of the adhesive layer 9 and the flocking with the fibers 6 can be carried out, for example, in a continuous process, as shown schematically in FIG. 5.
  • the Schwellensohle 3 is placed on a in the feed direction 1 1 moving belt 1 2.
  • the adhesive layer 9 is applied to the surface 10 of the Schwellensohle 3.
  • the fibers 6 are first received in a metering 14. to
  • metering roller metering brush
  • the fibers 6 are guided past an electrode 17.
  • the counterelectrode can be formed, for example, by the band 12.
  • Fig. 5 schematically shows a grounding of the belt 12 is shown.
  • the electrostatic field formed between the electrode 17 and the counter electrode the fibers 6 are aligned. This field can also serve to accelerate the fibers towards the adhesive layer 9.
  • the gravitational force causes an acceleration of the fibers 6 in the direction of
  • Adhesive layer 9 The fibers impinging on the adhesive layer 9 are injected into them with their ends facing the threshold sole 3.
  • the adhesive layer 9 could also be done in other ways, for example by spraying or printing.
  • the adhesive layer 9 could also be omitted and the fibers 6 be embedded with their ends directly in the elastic plastic, of which the Schwellensohle 3 consists.
  • the fibers 6 are injected into the reaction medium forming the swelling sole, which is not yet cured at the time of flocking, at least not fully cured.
  • the flocking of the threshold sole 3 would take place simultaneously with the formation of the threshold sole.
  • a layer of the not yet fully cured reaction mixture, which forms the threshold sole 3 after curing forms in this case an adhesive layer into which the fibers 6 are embedded.
  • the fibers 6 are made of polyamide.
  • fibers 6 made of polyester, viscose, glass fibers, cotton, etc. can be used.
  • the adhesive layer 9 could be formed, for example, from a two-component polyurethane (2K-PUR) adhesive or from an epoxy resin.
  • 2K-PUR polyurethane
  • PUR polyurethane sill sole
  • another elastomer e.g. Natural rubber, conceivable and possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

Eine Bahnschwelle umfasst einen Betonkörper (2) mit einer an diesem angebrachten Schwellensohle (3), wobei zur scherkraftfesten Verbindung der Schwellensohle (3) mit dem Betonkörper (2) Fasern (6) einerseits mit der Schwellensohle (3) und andererseits mit dem Betonkörper (2) verbunden sind und hierbei teilweise in den Beton des Betonkörpers (2) eingebettet sind. Die Schwellensohle (3) ist mit den Fasern (6) beflockt.

Description

Bahnschwelle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bahnschwelle, welche einen Betonkörper mit einer an diesem angebrachten Schwellensohle aufweist, wobei zur scherkraftfesten Verbindung der Schwellensohle mit dem Betonkörper Fasern einerseits mit der Schwellensohle und andererseits mit dem Betonkörper verbunden sind und hierbei teilweise in den Beton des Betonkörpers eingebettet sind. Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur scherkraftfesten Verbindung einer Schwellensohle mit einem Betonkörper einer Bahnschwelle mittels Fasern, die einerseits mit der Schwellensohle und andererseits mit dem Betonkörper verbunden werden und hierbei teilweise in den Beton des Betonkörpers eingebettet werden.
Aus elastischem Kunststoff, z.B. geschäumtem Polyurethan, bestehende
Schwellenbesohlungen für Bahnschwellen werden insbesondere für den
Erschütterungsschutz und die Schotterbettschonung bei Betonschwellen eingesetzt. Auf solche Schwellenbesohlungen wirken nicht nur vertikale sondern auch
horizontale Kräfte, insbesondere in Querrichtung zu den Schienen, wobei solche horizontalen Kräfte beispielsweise bei Überfahrt eines Zuges in einer Kurvenfahrt oder durch Temperaturausdehnungen auftreten. Damit ein ausreichender
Querverschiebewiderstand aufrechterhalten wird, müssen die auftretenden
Querkräfte aufgenommen werden können. Zur Erzielung einer scherkraftfesten Verbindung des Betonkörpers der Bahnschwelle mit dem Schotterbett, unter Vermittlung der auf dem Schotterbett aufliegenden Schwellensohle, muss somit eine scherkraftfeste Verbindung zwischen dem Betonkörper und der Schwellensohle gegeben sein.
Zur Ausbildung einer scherkraftfesten Verbindung zwischen dem Betonkörper der Bahnschwelle und der Schwellensohle ist es bekannt, die Schwellensohle mit Erhebungen und Hinterschneidungsflächen auszubilden. Eine solche Ausbildung geht beispielsweise aus der FR 2 753 998 A1 hervor. Aus der DE 43 15 215 A und EP 609 729 A sind Bahnschwellen bekannt, bei denen auf der dem Betonkörper abgewandten Unterseite der Schwellensohle Geotextilschichten aufgebracht sind, um die Schwellensohle gegen das Eindringen von Schotterspitzen zu schützen.
Für feste Fahrbahnen sind von elastischen Profilen teilweise umschlossene Schwellen (sogenannte beschuhte Schwellen) bekannt. Solche beschuhte Schwellen liegen nicht auf einem Schotterbett auf und die bei festen Fahrbahnen vorliegenden Anforderungen und auftretenden Probleme unterscheiden sich von Fahrbahnen mit auf einem Schotterbett verlegten Schwellen.
Aus der EP 1 298 252 A2 geht eine Bahnschwelle hervor, bei der die Schwellensohle mit dem Betonkörper der Bahnschwelle über eine Verbindungslage verbunden ist, die von einer Wirrfaserschicht, insbesondere Vliesschicht, gebildet wird. Fasern der Wirrfaserschicht sind hierbei einerseits in den Beton des Betonkörpers in dessen oberflächennahen unterseitigen Bereich eingebettet und andererseits in das
Material der Schwellensohle eingebettet oder mit diesem verschweißt.
Durch Vorbenutzung ist weiters eine Bahnschwelle bekannt, bei der als
Verbindungslage zwischen der Schwellensohle und dem Betonkörper ein
dreidimensionales, thermisch verfestigtes Wirrgelege mit einer relativ großen Dicke der Fasern (= " Kunststoffdrähte") des Wirrgeleges eingesetzt wird, wobei dieses Wirrgeiege wiederum einerseits in den Betonkörper, andererseits in das Material der Schwellensohle eingebettet ist.
Aus der EP 1 445 378 A2 und der WO 2009/108972 A1 gehen ebenfalls
Betonschwellen für Eisenbahngleise hervor, welche an deren Unterseite eine
Schwellensohle aufweisen. Um einen verbesserten Verbund zwischen dem
Betonkörper der Schwelle und der Schwellensohle herzustellen, wird eine
Faserschicht angeordnet, die sowohl im Beton als auch in der Kunststoffschicht der Sohle eingebunden ist. Durch die teilweise in den Beton eingebettete dreidimensionale Struktur dieser vorbekannten Verbindungslagen wird die dauerhafte, abreiß- und scherkraftfeste Verbindung zwischen dem Betonkörper der Bahnschwelle und der Schwellensohle verbessert. Die vorbekannten, von Wirrfaserschichten, insbesondere genadelten Vliesschichten oder Wirrgelegen, gebildeten Verbindungslagen weisen aber in verschiedener Hinsicht Nachteile auf. So ist die dreidimensionale Ausprägung von Vliesen beschränkt, was insbesondere dann zu Problemen führt, wenn an der Grenzschicht des Betonkörpers eine ausgeprägte Schicht aus Zementschlämme (=Zementschlempe) vorhanden ist, die von Zement, Wasser und Feinteilen gebildet wird. Eine solche Schicht kann nur relativ geringe Kräfte übertragen, weswegen in weiterer Folge auch die Kräfte zwischen der Verbindungslage und dem Betonkörper begrenzt sind. Ein dreidimensionales Wirrgelege hat demgegenüber den Vorteil, dass es auch in tiefer liegende Bereiche des Betonkörpers eingebettet werden kann, wodurch die Kraftübertragung prinzipiell erhöht werden kann. Nachteilig ist hierbei aber, dass solche Wirrgelege relativ heterogen sind, wobei typische
Erscheinungsformen Löcher, klumpenartige Faseranhäufungen, Variationen hinsichtlich der Dicke usw. sind. Die über die Verbindungslage erreichte
Kraftübertragung unterliegt somit einer gewissen Streubreite. Bei Schwellensohlen mit darin eingebetteten Verbindungslagen besteht im
Weiteren das Problem, dass es bei sich ändernden Umgebungsbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, zu
unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten kommt. Es kann dadurch zu einer
Wölbung des Verbundes der Schwellensohle mit der Verbindungslage kommen. Dadurch wird die Handhabung erschwert und eine Beeinträchtigung der Verbindung mit dem Betonkörper der Bahnschwelle kann die Folge sein.
Aufgabe der Erfindung ist es eine vorteilhafte Bahnschwelle der eingangs
genannten Art bereitzustellen, welche einfach und zuverlässig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Bahnschwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bei der Bahnschwelle gemäß der Erfindung sind die Fasern, die einerseits mit der Schwellensohle verbunden sind und andererseits teilweise, vorzugsweise großteils, in den Betonkörper eingebettet sind, Fasern (=Flockfasern) einer Befiockung der Schwellensohle. Es handelt sich also um einzelne Fasern, die nicht direkt
miteinander verbunden sind und auch nicht Teil eines in sich verbundenen textilen Flächengebildes sind. Die Fasern sind nur indirekt miteinander verbunden, nämlich über die Schwellensohle oder eine darauf aufgebrachte Klebstoffschicht, über welche die Fasern mit der Schwellensohle verbunden sind. Die Fasern, mit der die Schwellensohle beflockt ist und welche teilweise in den
Beton des Betonkörpers eingebettet sind, stehen vorteilhafterweise zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig zur Oberfläche der Schwellensohle. Im Wesentlichen rechtwinkelig soll hierbei bedeuten, dass mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95%, der Fasern einen Winkel im Bereich von 90° +/- 15° mit der Oberfläche der
Schwellensohle einschließen.
Die Fasern sind also jede für sich mit der Schwellensohle verbunden, wobei die Verbindung dadurch erfolgt, dass ihre Enden mit einer Klebstoffschicht, die auf das die Schwellensohle ausbildende Material aufgebracht ist, oder direkt mit dem Material der Schwellensohle verbunden sind. Im ersteren Fall wird eine
Klebstoffschicht auf den bereits fertiggestellten Körper der Schwellensohle aufgetragen, also insbesondere nachdem das Kunststoffmaterial der Schwellensohle bereits ausgehärtet ist, und in der Folge die Befiockung mit den Fasern
durchgeführt. Im zweiteren Fall wird die Befiockung mit den Fasern durchgeführt, bevor der Kunststoff der Schwellensohle ausgehärtet ist. Die Flockfasern werden also mit ihren Enden dem Reaktionsgemisch zugeführt, welches nach der
Aushärtung die Schwellensohle bildet.
Die Eindringtiefe der Fasern in die Klebstoffschicht oder in das Material der Schwellensohle liegt günstigerweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,5mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2mm bis 0,3mm. Die Länge der Flockfasern liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,5mm bis 10mm, vorzugsweise im Bereich von 2mm bis 5mm. Es ist möglich, dass die Flockfasern alle im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Im Wesentlichen die gleiche Länge soll hier bedeuten, dass die Abweichungen der einzelnen Fasern von der durchschnittlichen Faserlänge weniger als 10% betragen. Eine modifizierte Ausbildung sieht dagegen Flockfasern mit unterschiedlichen Längen vor.
Die zumindest im Wesentlichen gleiche Ausrichtung der Flockfasern zur Oberfläche der Schwellensohle (d.h. zumindest 90%, vorzugsweise zumindest 95%, der Fasern liegen in einem Winkelbereich von +/- 15° zu einer vorgegebenen Ausrichtung, die insbesondere rechtwinkelig zur Oberfläche der Schwellensohle steht) kann durch ein elektrostatisches Feld erreicht werden, wie dies beim Beflocken üblich ist. Eine Druckluftunterstützung zum Einschießen der Fasern in das Material der
Schwellensohle oder die auf die Schwellensohle aufgebrachte Klebstoffschicht kann gegebenenfalls vorgesehen sein.
Elektrostatische Beflockungen werden herkömmlicherweise für diverse Oberflächen eingesetzt, insbesondere aus optischen und/oder haptischen Gründen. Auch zur Geräuschminderung, zum Oberflächenschutz und zur Veränderung des
Gleitverhaltens werden Beflockungen herkömmlicherweise eingesetzt. So geht aus der DE 35 20 305 A1 die Beflockung eines Beton-Verlegeelements, z.B. einer Platte, eines Verbundsteins oder einer Treppenstufe hervor. Dadurch wird eine weiche Oberfläche erreicht, um den Benutzer beispielsweise bei Stürzen zu schützen und ein angenehmes Begehen mit nackten Füßen zu gestatten. Im Weiteren wird eine unbegrenzte farbliche Gestaltung ermöglicht. Aus der EP 2 128 339 A1 ist eine Beflockung der Oberfläche eines Konstruktionsmaterials, beispielsweise der
Oberfläche einer Straße oder eines Gehsteigs, einer Lärmschutzwand oder eines Hausdaches bekannt, um einen Lärmschutz zu erreichen. Aus der DE 19 34 435 A gehen weiters nicht gattungsgemäße Bauelemente in Form von Platten und Pfosten, insbesondere für die Konstruktion von Häusern und Wohnungen hervor, welche eine Schale und eine Seele aus einem zelligen Material aufweisen. Zur Verbesserung des Anhaftens des zelligen Materials an der Schale kann die Innenseite der Schale mit einer Beflockung versehen sein. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bahnschwelle gemäß der Erfindung; Fig. 2 bis 4 schematische Seitenansichten der Schwellensohle vor der Beflockung, nach dem Auftragen der Klebstoffschicht und nach der Beflockung mit den Fasern; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Beflockung der
Schwellensohlen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Bahnschwelle 1 in Form einer
Betonschwelle, die einen Betonkörper 2 und eine an dessen Unterseite angebrachte Schwellensohle 3 umfasst. Mit der Schwellensohle 3 liegt die Bahnschwelle 1 auf einem in Fig. 1 angedeuteten Schotterbett 4 auf.
Die mit Abstand zueinander im Schotterbett verlegten Bahnschwellen 1 tragen ein Gleis, von dem in Fig. 1 eine Schiene 5 dargestellt ist. Die Befestigung der Schiene 5 an der Bahnschwelle 1 ist hierbei nicht dargestellt. Zwischen der Schiene 5 und der Bahnschwelle 1 kann eine Lage aus einem elastischen Material angeordnet sein.
Der Betonkörper 2 ist aus Stahlbeton ausgebildet. Es kann sich hierbei um einen „Spätentschaler" , bei dem das Entschalen erfolgt, wenn der Beton ausgehärtet ist, oder um einen„Frühentschaler", welcher bereits vor dem Aushärten des Betons entschalt werden kann, handeln. Beispielsweise kann der Betonkörper 2 als
Spannbeton ausgeführt sein.
Die Schwellensohle 3 besteht aus einem elastischen Kunststoff. Bevorzugt ist eine Ausbildung aus geschäumtem Polyurethan. Ausbildungen aus anderen,
insbesondere geschäumten, Elastomeren oder thermoplastischen Elastomeren sind denkbar und möglich.
Die Schwellensohle 3 bedeckt vorzugsweise nur die Unterseite des Betonkörpers 2. Der Verbund zwischen dem Betonkörper 2 und der Schwellensohle 3 erfolgt vorteilhafterweise bereits werkseitig, sodass auf der Baustelle diesbezüglich keine Arbeiten erforderlich sind.
Die Dicke der Schwellensohle 3 liegt vorzugsweise im Bereich von 4mm bis 20mm.
Zur Verbesserung der Verbindung der Schwellensohle 3 mit dem Betonkörper 2 sind Fasern 6 vorhanden, die in den Beton des Betonkörpers 2 ragen, also über einen Teil ihrer Länge in den Beton des Betonkörpers eingebettet sind. Diese Länge beträgt vorzugsweise mehr als 50% der Gesamtlänge der Fasern 6, besonders bevorzugt mehr als zwei Drittel der Gesamtlänge der Fasern 6. Über ihre restliche Länge sind die Fasern 6 in eine auf die Schwellensohle 3 aufgebrachte
Klebstoffschicht oder in das Material der Schwellensohle 3 selbst eingebettet, wie dies weiter unten genauer ausgeführt wird.
In den Bereichen zwischen den Fasern 6 liegt der Beton des Betonkörpers 2 an der Oberfläche der auf das Basismaterial der Schwellensohle 3 aufgebrachten
Klebstoffschicht oder am Basismaterial der Schwellensohle 3 an.
Die Einbettung der Fasern 6 in den Betonkörper 2 erfolgt bei der Herstellung des Betonkörpers 2, bevor der Beton des Betonkörpers 2 ausgehärtet ist. Beim
Aushärten des Betons erfolgt eine kraftschlüssige Verbindung der Fasern 6 mit dem Betonkörper 2. Durch die Einbettung der Fasern 6 in den Betonköper 2 wird die Grenzfläche der Verbindung mit dem Betonkörper 2 vergrößert, wodurch die
Beständigkeit gegen ein Ausreißen der Schwellensohle 3 aus dem Betonkörper 2 wesentlich erhöht wird. Im Labor kann insbesondere die Ausreißfestigkeit in die rechtwinkelig zur Unterseite des Betonkörpers 2 bzw. rechtwinkelig zur Querrichtung 7 liegende Ausreißrichtung (=Auszugsrichtung) 8 ermittelt werden, um
sicherzustellen, dass eine entsprechend scherkraftfeste Verbindung gegeben ist. Die Prüfung in die Ausreißrichtung 8 ist im Labor einfacher als die Prüfung in die Querrichtung 7. Im Einsatz werden die Schwellensohlen aber eher in die
Querrichtung 7 und nicht senkrecht dazu beansprucht.
Wenn die Fasern 6 in den Beton des Betonkörpers 2, bevor dieser ausgehärtet ist, eingebettet werden, sind die Fasern 6 bereits mit der Schwellensohle 3 verbunden. Die Schwellensohle 3 mit den mit ihr verbundenen Fasern 6, die in Richtung zum Beton des Betonkörpers 2 weisen, wird in die Gießform auf den gegossenen Betonkörper 2 aufgelegt und vorzugsweise in den Beton des Betonkörpers 2 eingerüttelt. Stattdessen könnte die Schwellensohle 3 mit den zum einzugießenden Beton weisenden Fasern 6 auch bereits vor dem Gießen der Schwelle in den Formhohlraum eingelegt oder an diesen angelegt werden, sodass der
Formhohlraum von der Schwellensohle begrenzt wird, worauf der Beton
eingegossen wird. Die Fasern 6 sind Flockfasern einer Beflockung, mit der die Schwellensohle 3 versehen ist.
Verschiedene Stadien der Ausbildung der Schwellensohle 3 mit der Beflockung mit den Fasern 6 sind in den Fig. 2 bis 4 schematisch dargestellt. Zunächst wird in herkömmlicher Weise der Basiskörper der Schwellensohle ausgebildet,
insbesondere aus geschäumtem Polyurethan, vgl. Fig. 2. In der Folge wird eine Klebstoffschicht 9 auf die Oberfläche 10 des Basiskörpers der Schwellensohle 3 aufgetragen, die im fertiggestellten Zustand der Bahnschwelle 1 dem Betonkörper 2 zugewandt ist, vgl. Fig. 3 (die Dicke der Klebstoffschicht 9 ist in den schematischen Figuren übertrieben groß dargestellt). In der Folge werden die Fasern 6 unter Zuhilfenahme eines elektrostatischen Feldes mit dem noch nicht ausgehärteten Klebstoff der Klebstoffschicht 9 verbunden, vgl. Fig. 4. Durch das Beflocken im elektrostatischen Feld sind die Fasern 6 zumindest weitgehend gleich ausgerichtet, vorzugsweise rechtwinkelig zur Oberfläche 10 der Schwellensohle 3. In den schematischen Figuren sind die Fasern an der Oberfläche der Klebstoffschicht 9 endend dargestellt. Tatsächlich ragen die Enden der Fasern 6 etwas in die
Klebstoffschicht 9 hinein, d.h. die Fasern 6 sind über einen Teil ihrer Länge in der Klebstoffschicht 9 eingebettet, beispielsweise über 0,2mm bis 0,3mm. Die Dicke der Klebstoffschicht 9 ist größer als die Länge der Einbettung der Fasern 6.
Die Dicke der Schwellensohle 3 ist wesentlich größer als die Dicke der
Klebstoffschicht 9, vorzugsweise mindestens fünf mal größer.
Nach dem Aushärten des Klebstoffs der Klebstoffschicht 9 sind die Fasern 6 in ihrer von der Schwellensohle 3 abstehenden Ausrichtung mit der Schwellensohle 3 verbunden. Es kann durch die Beflockung eine sehr homogene Verteilung der Fasern 6 (=gleichmäßige Flächendichte der Fasern 6) erreicht werden.
Das Aufbringen der Klebstoffschicht 9 und das Beflocken mit den Fasern 6 kann beispielsweise im Durchlaufverfahren durchgeführt werden, wie dies schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schwellensohle 3 ist auf ein in die Vorschubrichtung 1 1 sich bewegendes Band 1 2 aufgelegt. Mittels einer sich drehenden Walze 1 3 wird die Klebstoffschicht 9 auf die Oberfläche 10 der Schwellensohle 3 aufgetragen. Die Fasern 6 sind zunächst in einem Dosierbehälter 14 aufgenommen. Zur
gleichmäßigen Dosierung zur Austrittsöffnung 15 dient beispielsweise eine sich drehende Dosierwalze (Dosierbürste) 16. Die Fasern 6 werden an einer Elektrode 17 vorbeigeführt. Die Gegenelektrode kann beispielsweise vom Band 12 gebildet werden. H ierzu ist in Fig. 5 schematisch eine Erdung des Bandes 12 dargestellt. Durch das zwischen der Elektrode 17 und der Gegenelektrode ausgebildete elektrostatische Feld werden die Fasern 6 ausgerichtet. Dieses Feld kann auch zur Beschleunigung der Fasern in Richtung zur Klebstoffschicht 9 dienen. Auch die Schwerkraft bewirkt eine Beschleunigung der Fasern 6 in Richtung zur
Klebstoffschicht 9. Die auf die Klebstoffschicht 9 auftreffenden Fasern werden in diese mit ihren zur Schwellensohle 3 weisenden Enden eingeschossen.
Die Auftragung der Klebstoffschicht 9 könnte auch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufdrucken. In einer modifizierten Ausführungsform könnte die Klebstoffschicht 9 auch entfallen und die Fasern 6 mit ihren Enden direkt in den elastischen Kunststoff eingebettet sein, aus dem die Schwellensohle 3 besteht. Hierzu werden die Fasern 6 in das die Schwellensohle ausbildende Reaktionsgemisch eingeschossen, welches hierzu zum Zeitpunkt der Beflockung noch nicht ausgehärtet ist, zumindest nicht vollständig ausgehärtet. In dieser Ausführungsvariante würde somit die Beflockung der Schwellensohle 3 gleichzeitig mit der Ausbildung der Schwellensohle erfolgen. Man könnte auch sagen, eine an die Oberfläche angrenzende Schicht des noch nicht vollständig ausgehärteten Reaktionsgemisches, welches nach der Aushärtung die Schwellensohle 3 bildet, stellt in diesem Fall eine Klebstoffschicht dar, in welche die Fasern 6 eingebettet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Fasern 6 aus Polyamid.
Beispielsweise können auch Fasern 6 aus Polyester, Viskose, Glasfasern, Baumwolle usw. eingesetzt werden.
Die Klebstoffschicht 9 könnte beispielsweise von einem Zwei-Komponenten- Polyurethan (2K-PUR)-Kleber oder von einem Epoxyharz gebildet werden. Anstelle einer Ausbildung der Schwellensohle aus Polyurethan (PUR) ist auch die Ausbildung aus einem anderen Elastomer, wie z.B. Naturkautschuk, denkbar und möglich.
Zur Beflockung können unterschiedliche bekannte Beflockungsverfahren eingesetzt werden. Das Einschießen der Fasern 6 in die Klebstoffschicht 9 oder in das noch nicht ausreagierte Reaktionsgemisch zur Ausbildung der Schwellensohle 3 könnte auch durch Druckluft unterstützt werden. Legende den Hinweisziffern
1 Bahnschwelle
2 Betonkörper
3 Schwellensohle
4 Schotterbett
5 Schiene
6 Faser
7 Querrichtung
8 Ausreißrichtung
9 Klebstoffschicht
10 Oberfläche
11 Vorschubrichtung
12 Band
13 Walze
14 Dosierbehälter
15 Austrittsöffnung
16 Dosierwalze
17 Elektrode

Claims

Patentansprüche
1 . Bahnschwelle, welche einen Betonkörper (2) mit einer an diesem angebrachten Schwellensohle (3) aufweist, wobei zur scherkraftfesten Verbindung der Schwellensohle (3) mit dem Betonkörper (2) Fasern (6) einerseits mit der Schwellensohle (3) und andererseits mit dem Betonkörper (2) verbunden sind und hierbei teilweise in den Beton des Betonkörpers (2) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellensohle (3) mit den Fasern (6) beflockt ist.
2. Bahnschwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (6) eine Länge aufweisen, die im Bereich von 0,5mm bis 10mm liegt.
3. Bahnschwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (6) eine Länge aufweisen, die im Bereich von 2mm bis 5mm liegt.
4. Bahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die dem Betonkörper zugewandte Oberfläche (10) der Schwellensohle (3) eine Klebstoffschicht (9) aufgebracht ist, mit der die Enden der Fasern (6) verbunden sind.
5. Bahnschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Fasern (6) in die Klebstoffschicht (9) eingebettet sind.
6. Bahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Fasern (6) mit dem die Schwellensohle (3) ausbildenden Material verbunden sind.
7. Bahnschwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Fasern (6) in das die Schwellensohle (3) ausbildende Material eingebettet sind.
8. Bahnschwele nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellensohle aus einem elastischen Kunststoff besteht.
9. Verfahren zur scherkraftfesten Verbindung einer Schwellensohle (3) mit einem Betonkörper (2) einer Bahnschwelle (1 ) mittels Fasern (6), die einerseits mit der Schwellensohle (3) und andererseits mit dem Betonkörper (2) verbunden werden und hierbei teilweise in den Beton des Betonkörpers (2) eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbetten der Fasern (6) in den Beton des Betonkörpers (2) die Schwellensohle (3) mit den Fasern (6) beflockt wird, wobei zur Ausrichtung der Fasern (6) ein elektrostatisches Feld angelegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beflockung der Schwellensohle (3) die Fasern (6) mit ihren Enden in eine auf die dem Betonkörper (2) zugewandte Oberfläche (10) der Schwellensohle (3)
aufgebrachte Klebstoffschicht (9) oder direkt in das zumindest noch nicht vollständig ausgehärtete Reaktionsgemisch zur Ausbildung der Schwellensohle (3) eingebettet werden.
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