WO2006069553A1 - Concrete sleeper and method for the production thereof - Google Patents

Concrete sleeper and method for the production thereof Download PDF

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    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials

Definitions

  • the invention relates to a concrete sleeper for high dynamic loads with rail support surfaces and a lower rail area, consisting of a high compressive high-strength standard concrete.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a concrete sleeper of the type mentioned, which counteracts these wear properties with little effort.
  • the invention provides that rail support surfaces and / or the lower sole region consists of a wear-resistant, abrasion-resistant or tensile material or consist.
  • the invention relates to a method for producing a concrete sleeper of the type described.
  • the wear, abrasion or tensile material is inserted as a prefabricated plate or profile in a sleeper form under or on the standard concrete and connects with its curing with him.
  • the abrasion-, wear- or tensile-resistant material can be a metal angle inserted.
  • the abrasion-, wear- or tensile-resistant material is wet-wet bonded to the standard concrete in a sleeper mold and cured, depending on the type of placement in the threshold first the abrasion- , wear-resistant or tensile material introduced as a special concrete material in the sleeper mold and then filled the standard concrete or conversely first the standard concrete is filled and then the special concrete material is introduced as the top layer in the sleeper mold to form the wear and abrasion resistant sole.
  • the standard concrete and the special concrete material can be mixed by shaking or vibrating in the border area to form a monolithic body, but over its height has the desired different bending tensile strength or abrasion resistance.
  • FIG. 2 shows a section through a sleeper mold for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion-resistant rail support surfaces, different variants being shown on the left and right, FIG.
  • Fig. 3 u. 4 shows a longitudinal section through a sleeper mold in two different filling stages for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion and / or wear-resistant material in the lower sole region of the concrete sleeper,
  • FIG. 5 u. 6 longitudinal sections through a sleeper mold in the manufacture of a concrete sleeper according to the invention with high tensile strength in the lower sole region
  • Figures 7 to 9 are sections through a sleeper mold at the various stages of making a concrete sleeper subjected to high tensile stresses in the center of the top.
  • a sleeper mold 1 is shown, the mold areas for the formation of rail support surfaces 2 has.
  • steel angles 3 can be introduced before filling the threshold concrete, as shown on the right in FIG. 1, or else
  • a first concrete layer 3 'of an abrasion and wear-resistant material can be applied, as shown on the left in FIG.
  • a standard emerging concrete 4 as shown in Fig. 2.
  • Figs. 3 and 4 there is shown the method of manufacturing a high abrasion and wear resistance threshold in the lower sole region.
  • the standard concrete 4 is first introduced into the sleeper mold 1, with the exception of a small layer thickness which remains uncovered, and then, in the wet state of the standard concrete 4, a layer of a wear-resistant and / or wear-resistant special concrete 3 "is applied.
  • the embodiment according to FIGS. 5 and 6 involves the production of a threshold for railroad tracks in which high tensile forces occur in the lower region of the concrete sleepers.
  • the standard concrete 4 is again introduced with high compressive strength to about half of the threshold height and then filled a special concrete 3 '"with high tensile strength, again realized by compacting and vibrating in the interfaces a monolithic compound of the two types of concrete becomes.
  • FIGS. 7 to 9 show an embodiment in which a concrete sleeper, as has been produced in FIGS. 5 and 6, is prepared in the event that it rests in the middle, with the result that on the upper side in the middle additional tensile loads can occur.
  • a tensile concrete layer 3 "" is first applied as the first layer of concrete in the threshold form 1 in the middle, then introduced the normal standard concrete 4 in the sleeper mold 1 and then analogous to FIGS. 5 and 6 of the tensile solid concrete 3 ' "filled as another concrete layer.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments. Because of the different use of abrasion or wear-resistant special concrete types and tensile concrete in different threshold ranges, for example, the tensile strength-increasing variant according to FIG. 5 to 9 with the variant in which a high abrasion resistance is achieved, as shown for example in Figs. 1 to 4, are combined.

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Abstract

Disclosed is a concrete sleeper for great dynamic loads with rail supporting areas (2) and a lower base zone. Said concrete sleeper is made of a high-strength standard concrete (4) that absorbs great pressure. The rail supporting areas (2) and/or the lower base zone is/are made of a wear-resistant, non-abrasive, or tension-proof material.

Description

BETONSCHWELLE UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG CONCRETE SHAFT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betonschwelle für hohe dynamische Lasten mit Schienenauflageflächen und einem unteren Schienenbereich, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton.The invention relates to a concrete sleeper for high dynamic loads with rail support surfaces and a lower rail area, consisting of a high compressive high-strength standard concrete.
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 Kunststoff lagen, 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.At high dynamic loads, wear and / or abrasion phenomena often occur in the rail support point areas as well as on the underside of the concrete sleepers. This wear is caused by the compression of plastic layers, which are inserted between the rail and the concrete body of the concrete sleeper, or by grain rearrangements of the ballast bed under the concrete sleeper. Such Abrieberscheinungen arise, for example, when braking the enormously long trains in the US and Australia, which can move the welded rails by a few tens of millimeters, which of course leads to a corresponding Abriebbeaufschlagung the concrete sleepers.
Bei pulsierender vertikaler Belastung werden die Kunststoff lagen 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.With pulsating vertical load, the plastic layers are also stretched and contracted in the horizontal direction and consequently rub against the concrete surface of the concrete sleepers. On the underside of the concrete sleepers, in turn, the gravel grains rub against the concrete body. This results in material removal in the rail support points and on the underside of the concrete sleeper. Due to this, the geometry and load-bearing capacity of the concrete sleepers are so impaired over time that they are no longer suitable as safe and stable supporting elements.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betonschwelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Verschleißeigenschaften mit geringem Aufwand entgegenwirkt.The invention is therefore an object of the invention to provide a concrete sleeper of the type mentioned, which counteracts these wear properties with little effort.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Schienenauflageflächen und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfestem Material besteht bzw. bestehen. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle der beschriebenen Art.To achieve this object, the invention provides that rail support surfaces and / or the lower sole region consists of a wear-resistant, abrasion-resistant or tensile material or consist. In addition, the invention relates to a method for producing a concrete sleeper of the type described.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material als vorgefertigte Platte oder Profil in eine Schwellenform unter oder auf den Standard-Beton eingelegt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.According to the invention it can be provided that the wear, abrasion or tensile material is inserted as a prefabricated plate or profile in a sleeper form under or on the standard concrete and connects with its curing with him.
Beispielsweise kann das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material ein eingeleg- ter Metallwinkel sein.For example, the abrasion-, wear- or tensile-resistant material can be a metal angle inserted.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material nass in nass mit dem Standard-Beton in einer Schwellenform verbunden und ausgehärtet wird, indem je nach Art der Platzierung in der Schwelle zunächst das abrieb-, verschleiß- oder zugfeste Material als Sonderbetonmaterial in die Schwellenform eingebracht und anschließend der Standard-Beton eingefüllt oder umgekehrt zuerst der Standard- Beton eingefüllt wird und dann zur Bildung der verschleiß- und abriebfesten Sohle das Sonderbetonmaterial als oberste Schicht in die Schwellenform eingebracht wird.According to an alternative embodiment of the invention, it may be provided that the abrasion-, wear- or tensile-resistant material is wet-wet bonded to the standard concrete in a sleeper mold and cured, depending on the type of placement in the threshold first the abrasion- , wear-resistant or tensile material introduced as a special concrete material in the sleeper mold and then filled the standard concrete or conversely first the standard concrete is filled and then the special concrete material is introduced as the top layer in the sleeper mold to form the wear and abrasion resistant sole.
Erfindungsgemäß können bei diesem Verfahren durch unmittelbar nacheinander erfolgendes Einbringen der unterschiedlichen plastischen Betonmaterialien nass in nass der Standard-Beton und das Sonderbetonmaterial durch Rütteln oder Vibrie- ren 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.According to the invention, by directly successively introducing the different plastic concrete materials wet on wet, the standard concrete and the special concrete material can be mixed by shaking or vibrating in the border area to form a monolithic body, but over its height has the desired different bending tensile strength or abrasion resistance.
Alternativ kann es in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgese- hen 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:Alternatively, it can be provided in a further development of the method according to the invention that a preferably prefabricated plate made of plastic is used, wherein the plate is preferably introduced in liquid or plastic form into the concrete mold and enters into a connection with the concrete in this state. Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of some embodiments and with reference to the drawings. Showing:
Fig. 1 u. 2 einen Schnitt durch eine Schwellenform zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abriebfesten Schienenauflageflä- chen, wobei links und rechts unterschiedliche Varianten dargestellt sind,Fig. 1 u. FIG. 2 shows a section through a sleeper mold for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion-resistant rail support surfaces, different variants being shown on the left and right, FIG.
Fig. 3 u. 4 einen Längsschnitt durch eine Schwellenform in zwei unterschiedlichen Füllstadien zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit abrieb- und/oder verschleißfestem Material im unteren Sohlenbereich der Betonschwelle,Fig. 3 u. 4 shows a longitudinal section through a sleeper mold in two different filling stages for producing a concrete sleeper according to the invention with abrasion and / or wear-resistant material in the lower sole region of the concrete sleeper,
Fig. 5 u. 6 Längsschnitte durch eine Schwellenform bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Betonschwelle mit hoher Zugfestigkeit im unteren Sohlenbereich, undFig. 5 u. 6 longitudinal sections through a sleeper mold in the manufacture of a concrete sleeper according to the invention with high tensile strength in the lower sole region, and
Fig. 7 bis 9 Schnitte durch eine Schwellenform in den verschiedenen Stadien der Herstellung einer Betonschwelle, die in der Mitte der Oberseite hohen Zugspannungen ausgesetzt ist.Figures 7 to 9 are sections through a sleeper mold at the various stages of making a concrete sleeper subjected to high tensile stresses in the center of the top.
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 kann eine erste Betonschicht 3' aus einem abrieb- und verschleißfesten Material aufgebracht werden, wie es in Fig. 1 links dargestellt ist. Anschließend erfolgt das Einfüllen eines Standard- Schwellenbetons 4, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei wird ein vorgefertigtes Bauteil, im vorliegenden Fall der Stahlwinkel 3, in den druckfesten Standard-Beton 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 Fig. 1, a sleeper mold 1 is shown, the mold areas for the formation of rail support surfaces 2 has. In order to achieve high abrasion and wear resistance in the area of these rail support surfaces 2 serving as supports at high dynamic, optionally pulsating vertical loads, steel angles 3 can be introduced before filling the threshold concrete, as shown on the right in FIG. 1, or else For example, a first concrete layer 3 'of an abrasion and wear-resistant material can be applied, as shown on the left in FIG. Subsequently, the filling of a standard emerging concrete 4, as shown in Fig. 2. In this case, a prefabricated component, in the present case the steel angle 3, in the pressure-resistant standard concrete. 4 integrated or it is achieved by shaking and vibrating the left a blending of the two concrete types in the border area, so that a monolithic body forms, but has over its height on the desired different abrasion and wear resistance.
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 Standard-Beton 4 in die Schwellenform 1 mit Ausnahme einer oben freibleibenden geringen Schichtstärke eingebracht und anschließend noch im nassen Zustand des Standard-Betons 4 eine Schicht eines abrieb- und/oder verschleißfesten Sonderbetons 3" aufgebracht.Referring now to Figs. 3 and 4, there is shown the method of manufacturing a high abrasion and wear resistance threshold in the lower sole region. For this purpose, the standard concrete 4 is first introduced into the sleeper mold 1, with the exception of a small layer thickness which remains uncovered, and then, in the wet state of the standard concrete 4, a layer of a wear-resistant and / or wear-resistant special concrete 3 "is applied.
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 Standard-Beton 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.The embodiment according to FIGS. 5 and 6 involves the production of a threshold for railroad tracks in which high tensile forces occur in the lower region of the concrete sleepers. In the sleeper mold 1, the standard concrete 4 is again introduced with high compressive strength to about half of the threshold height and then filled a special concrete 3 '"with high tensile strength, again realized by compacting and vibrating in the interfaces a monolithic compound of the two types of concrete becomes.
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 Standard-Beton 4 in die Schwellenform 1 eingebracht und dann analog zu den Fig. 5 und 6 der zugfeste Sonderbeton 3'" als weitere Betonschicht aufgefüllt.Finally, FIGS. 7 to 9 show an embodiment in which a concrete sleeper, as has been produced in FIGS. 5 and 6, is prepared in the event that it rests in the middle, with the result that on the upper side in the middle additional tensile loads can occur. For this purpose, a tensile concrete layer 3 "" is first applied as the first layer of concrete in the threshold form 1 in the middle, then introduced the normal standard concrete 4 in the sleeper mold 1 and then analogous to FIGS. 5 and 6 of the tensile solid concrete 3 ' "filled as another concrete layer.
Die 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. The invention is not limited to the illustrated embodiments. Because of the different use of abrasion or wear-resistant special concrete types and tensile concrete in different threshold ranges, for example, the tensile strength-increasing variant according to FIG. 5 to 9 with the variant in which a high abrasion resistance is achieved, as shown for example in Figs. 1 to 4, are combined.

Claims

Patentansprüche claims
1. Betonschwelle für hohe dynamische Lasten mit Schienenauflageflächen (2) und einem unteren Sohlenbereich, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten Standard-Beton (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfesten Material besteht bzw. bestehen.1. Concrete sleeper for high dynamic loads with rail support surfaces (2) and a lower sole region, consisting of a high compressive high-strength standard concrete (4), characterized in that the rail support surfaces (2) and / or the lower sole region of a wear , abrasion or tensile material consists or exist.
2. Betonschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material eine vorgefertigte Platte oder ein Profil oder ein Metallwinkel, insbesondere ein Stahlwinkel (3), ist.2. concrete sleeper according to claim 1, characterized in that the wear, abrasion or tensile material is a prefabricated plate or a profile or a metal angle, in particular a steel angle (3).
3. Betonschwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material eine mit dem Standardbeton (4) verbundene erste Betonschicht (3', 3"") und/oder ein Sonderbeton (3", 3'") ist.3. concrete sleeper according to claim 1 or 2, characterized in that the wear, abrasion or tensile material with the standard concrete (4) connected first concrete layer (3 ', 3 "") and / or a special concrete (3 ", 3 '") is.
4. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle für hohe dynamische Las- ten, bestehend aus einem hohe Druckkräfte aufnehmenden hochfesten4. A method for producing a concrete sleeper for high dynamic load, consisting of a high compressive high-strength
Standard-Beton (4), mit Schienenauflageflächen (2) und einem unteren Sohlenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenauflageflächen (2) und/oder der untere Sohlenbereich aus einem verschleiß-, abrieb- oder zugfesten Material hergestellt wird bzw. werden, das als vorgefertigte Platte oder Profil in eine Schwellenform (1) unter oder auf den Standard-Beton (4) eingelegt wird und sich bei dessen Aushärten mit ihm verbindet.Standard concrete (4), with rail support surfaces (2) and a lower sole region, characterized in that the rail support surfaces (2) and / or the lower sole region is made of a wear, abrasion or tensile material is or, as prefabricated plate or profile in a sleeper mold (1) is placed under or on the standard concrete (4) and connects with its curing with him.
5. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallwinkel, insbesondere ein Stahlwinkel (3), als verschleiß-, abrieb-, oder zugfestes Material eingelegt wird.5. A method for producing a concrete sleeper according to claim 4, characterized in that a metal angle, in particular a steel angle (3), as a wear, abrasion, or tensile material is inserted.
6. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verschleiß-, abrieb- oder zugfeste Material als erste Betonschicht (3',3"") und/oder als Sonderbeton (3", 3'") nass in nass in einer Schwellenform (1) mit dem Standard-Beton (4) verbunden und ausgehärtet wird.6. A method for producing a concrete sleeper according to claim 4, characterized in that the wear, abrasion or tensile material as first concrete layer (3 ', 3 "") and / or as a special concrete (3 ", 3'") wet in wet in a sleeper mold (1) connected to the standard concrete (4) and cured.
7. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Betonsorten nacheinander in die Schwellenform (1) eingebracht und im Grenzbereich durch Rütteln oder Vibrieren vermischt werden, um einen monolithischen Körper zu bilden.7. A method for producing a concrete sleeper according to claim 6, characterized in that different types of concrete are successively introduced into the sleeper mold (1) and mixed in the boundary region by shaking or vibrating to form a monolithic body.
8. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise vorgefertigte Platte aus Kunststoff verwendet wird.8. A method for producing a concrete sleeper according to claim 4, characterized in that a preferably prefabricated plate made of plastic is used.
9. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in flüssiger oder noch plastischer Form in die Schwellenform (1) eingebracht wird und in diesem Zustand mit dem Beton eine Verbindung eingeht. 9. A method for producing a concrete sleeper according to claim 8, characterized in that the plate is introduced in liquid or even plastic form in the sleeper mold (1) and in this state enters into a connection with the concrete.
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