專利名稱：混凝土軌枕及其制造方法
混凝土軌枕及其制造方法本發(fā)明涉及一種混凝土軌枕，其具有在下側(cè)上附接到混凝土軌枕上的無規(guī)纖維層，以及涉及一種用于制造這種混凝土軌枕的方法。在紡織纖維結(jié)構(gòu)與混凝土之間的已知復(fù)合系統(tǒng)中，譬如在為預(yù)應(yīng)力混凝土或混凝土構(gòu)成的軌枕配墊(Besohlungen)時，已知了如下技術(shù)解決方案其中纖維與混凝土結(jié)構(gòu)力配合地連接。根據(jù)EP-B-1298252，例如彈性塑料層借助無規(guī)纖維層固定在軌枕的下側(cè)上，使得紡織無規(guī)纖維層不僅粘合或熔接在塑料層中或塑料層上，并且在混凝土中通過將纖維系接于水泥漿或單獨施加的復(fù)合材料(例如粘合劑)中來連接。作為用于在作為例子已知的軌枕與彈性軌枕墊之間進行連接的無規(guī)纖維層，使用例如土工織物或無紡織物。許多已知的無紡布以及其他連接介質(zhì)譬如土工織物僅具有力配合的應(yīng)用的有限特性，該應(yīng)用不受限地實現(xiàn)復(fù)合物的功能。具有硬纖維結(jié)構(gòu)的塑料網(wǎng)狀組織例如可以并不強烈地改變新拌混凝土中的礦物結(jié)構(gòu)，使得所有連接結(jié)構(gòu)完全在混凝土中系接。在連接介質(zhì)與混凝土之間形成缺陷部位，其例如影響所限定的彈性特性，在進水時引起泵吸效應(yīng)并且干擾混凝土中的組織結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的任務(wù)是提出一種混凝土軌枕，其具有在下側(cè)的塑料墊，該混凝土軌枕可以簡單地制造并且其塑料墊可靠地以機械方式附接在混凝土軌枕的混凝土本體上，以及提出了一種用于這種混凝土軌枕的制造方法。為了解決該任務(wù)，借助本發(fā)明提出了一種具有在下側(cè)的塑料墊的混凝土軌枕，其設(shè)置有-混凝土本體，該混凝土本體具有下側(cè)，以及-塑料板，該塑料板設(shè)置在混凝土本體的下側(cè)上，-其中單層或多層塑料板與混凝土本體通過無規(guī)纖維層連接，所述無規(guī)纖維層具有纖維，所述纖維與塑料板連接和/或嵌入混凝土本體中。在該混凝土軌枕中，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計為-無規(guī)纖維層具有直徑在15μ m到50 μ m之間以及密度為每平方毫米20條到每平方毫米200條纖維的纖維，以及-纖維的大約20%到大約60%構(gòu)建有嵌入混凝土本體中的自由端部而其他纖維的嵌入的纖維區(qū)段構(gòu)建為環(huán)(Schlingen)，-其中嵌入混凝土中的自由纖維端部的大約10%到大約60%相對于混凝土本體的下側(cè)彎曲30°到90。。根據(jù)本發(fā)明，這些纖維具有基本上圓形或橢圓形的橫截面，其中橢圓形的縱橫比不大于1:2。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的擴展方案，這些纖維對于在混凝土本體制造時用于混凝土本體的成分是親合的。已表明的是，已知的無紡布和類無紡布的無規(guī)纖維材料譬如氈織物(通過針刺、整飾、纖維定向和纖維成型來制造)僅為有條件地適于獨立地由新拌混凝土通過在混凝土固化過程中出現(xiàn)的水合吸力而附接，使得保證了符合要求的應(yīng)用。在本發(fā)明中，為了制造混凝土軌枕(其在下側(cè)具有塑料墊，作為這兩個元件之間的機械連接)使用具有特定纖維的無規(guī)纖維層，使得纖維端部由于在混凝土固化時混凝土的水合吸力而到達混凝土的毛細孔和/或凝膠孔中，并且在混凝土的固化狀態(tài)中保持在其中。在此，無規(guī)纖 維層可以在其背離混凝土軌枕的下側(cè)的側(cè)上與單層或多層塑料板連接，更確切地說在將無規(guī)纖維層與混凝土本體連接之前或之后進行連接。此外，借助本發(fā)明提出了一種混凝土軌枕，其根據(jù)上述方法來制造，并且優(yōu)選設(shè)置有與纖維層以機械方式牢固連接的塑料板，作為下側(cè)的墊。根據(jù)如下知識新拌混凝土在可限定的配方條件和處理條件下生成水合吸力，于是根據(jù)本發(fā)明，無規(guī)纖維層和混凝土彼此相協(xié)調(diào)，使得水合吸力將連接的纖維結(jié)構(gòu)吸入新拌混凝土中。為了在技術(shù)上利用水合吸力，以下的混凝土技術(shù)的、水泥化學(xué)的、紡織技術(shù)的和應(yīng)用特定的標(biāo)準在其關(guān)聯(lián)的作用過程中定義為根據(jù)本發(fā)明的解決方案。水合作為水與水泥之間反應(yīng)實現(xiàn)形成水泥巖。水泥的主要成分中的、在原始材料燃燒時形成的并且在熔渣階段中經(jīng)歷進一步改變的一些主要成分在攪拌用水與同樣這些水泥成分之間實現(xiàn)不同的反應(yīng)過程。尤其是，鋁酸三鈣和硅酸三鈣實現(xiàn)了水泥巖的高反應(yīng)速度和強度發(fā)展。硫酸鈣成分(Gips)影響或延遲鋁酸三鈣的作用。根據(jù)本發(fā)明，在混凝土配方的適宜性測試中，通過選擇混凝土類型來修改或優(yōu)化該方法。新拌混凝土由于鋁酸三鈣的高含量以及其與尚未處于固化階段和硬化階段的新拌混凝土的其他熔渣成分(主要為硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣)的特性共同作用而得到如下特性由氫氧化鈣形成精細的纖維狀和膜狀的硅酸鈣水化物以及小的晶體。此外，在鋁酸鹽與硫酸鈣反應(yīng)時形成水化硫鋁酸鈣作為針狀三硫化合物，所謂的鈣礬石。鋁酸三鈣與硫酸鈣的反應(yīng)與體積增大相聯(lián)系，其在尚未發(fā)生鈣礬石形成的情況下，在尚未硬化的混凝土中無后果。然而在形成中的水泥膠體中和包含于其中的毛細孔和凝膠孔中，體積增大導(dǎo)致所謂的水合吸力。在已知的范圍中，水合吸力并未在公開的混凝土技術(shù)利用而作為方法技術(shù)優(yōu)點。僅在混凝土道路修建中應(yīng)用后處理裝置的情況下，公開了類似效應(yīng)的利用。根據(jù)本發(fā)明，為了有目的地將纖維系接到新拌混凝土表面中，在技術(shù)上并且經(jīng)濟地使用混凝土技術(shù)的水合吸力。當(dāng)纖維相對于毛細孔和凝膠孔具有隱含的(konkludente)結(jié)構(gòu)和特性時,具有比例優(yōu)選為膠體體積的大約25%并且孔徑大小為10_7mm到10_5mm的凝膠孔適于吸收鋪設(shè)到新拌混凝土上的材料的該纖維。毛細孔和凝膠孔通常具有圓柱體形狀，并且隨著孔深度增加變尖細成所謂的瓶狀孔。適于使用水合吸力的纖維必須是隱含的，使得其根據(jù)本發(fā)明不僅能夠進入孔的圓柱體部分中而且可以進入孔的尖細的部分。孔徑大小尤其在10_5mm到KT1mm之間的毛細孔在孔大小中補充凝膠孔，而幾乎沒有技術(shù)上起不利作用的通道。在以軌枕墊為例所使用的土工織物情況下，使用由PE或PET構(gòu)成的具有尤其為大約20 μ m到40 μ m的纖維直徑的無規(guī)纖維結(jié)構(gòu)。該纖維直徑和所使用的、合乎目的地為40線/mm2到130線/mm2的纖維密度提供了為吸收纖維所需的在水合吸力、毛細孔和凝膠孔、纖維直徑和纖維密度之間的兼容性。作為針對由于水合吸力而有效地獨立容納限定纖維強度和纖維密度的纖維的其他條件，可相對于攪拌用水以及水泥膠體來根據(jù)本發(fā)明限定自由的纖維長度、纖維的幾何形狀及其橫截面構(gòu)型以及其取向和親合力。這例如涉及如下土工織物或其他無規(guī)纖維結(jié)構(gòu)或纖維材料其在其制造過程中疏水地構(gòu)建和/或通過粉碎而具有與水合孔幾何結(jié)構(gòu)不兼容的、例如矩形的橫截面。之后，對于系接于混凝土中的可用的纖維應(yīng)以優(yōu)選20%到50%的限定比例具有自由端部。僅僅限定比例為優(yōu)選小于50%的纖維應(yīng)構(gòu)建為環(huán)。纖維的自由端部不應(yīng)僅筆直地走向；例如10%到60%的比例應(yīng)彎曲，使得彎曲角度為至少30°但不超過90°。纖維橫截面應(yīng)為圓形到橢圓形，其中橢圓形的縱橫比不應(yīng)大于1:2。
纖維本身應(yīng)去除纖維制造或織物制造的剩余物，其會影響對水泥漿、膠體或攪拌用水的親合力。作為纖維的材料考慮已知的塑料纖維材料(例如熱塑性塑料如PE或PET)、金屬(金屬纖維)或再生的原料或植物原料。以下參照附圖
更為詳細地闡述了本發(fā)明的實施例，該附圖示出了混凝土軌枕的橫截面，其帶有下側(cè)借助無規(guī)纖維層以機械方式附接的彈性塑料板。在該視圖中，示例性地示出一種混凝土軌枕10，其具有加強的、松弛加強的或未加強的混凝土 (實心)本體12，其在其下側(cè)14上具有部分嵌入其中的無規(guī)纖維層16，無規(guī)纖維層通過粘合或熔接或以其他方式同單層或多層塑料板18以機械方式連接。出于更為清楚地示出的原因，在該視圖中所繪出的在混凝土本體12的下側(cè)14與塑料板18之間的間隔不
一定需要有。在由混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)成的軌枕的、稱作軌枕墊的、下側(cè)的彈性涂層中，將具有限定的纖維特性的無規(guī)纖維層熔接到彈性涂層材料中。無規(guī)纖維層在單側(cè)大致一半地系接到彈性材料中之后具有未系接的、被彈性材料涂覆的纖維成分，用于附接到混凝土軌枕上。自由的纖維成分由纖維端部和纖維環(huán)構(gòu)成。纖維環(huán)在鋪設(shè)到新拌混凝土上時包圍制造中的水泥巖的混凝土軌枕并且引起附接的基本強度。利用該基本強度，可以達到在混凝土與彈性涂層之間的為大約O. 3N/mm2到O. 5N/mm2的抗撕裂強度。該值在軌道運營商的技術(shù)要求的邊界范圍及其規(guī)定中。水合吸力在技術(shù)上用于將自由纖維端部力配合地系接到新拌混凝土中，這導(dǎo)致超過I. 5N/mm2的抗撕裂強度并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)保證軌道的高品質(zhì)要求和最佳的系統(tǒng)冗余。在大約25 μ m到大約40 μ m的纖維直徑和在每平方毫米40條纖維到130條纖維之間的纖維密度以及使用無硫酸鈣的水泥的情況下，通過使用水合吸力將自由的纖維端部吸收到處于形成中的鈣礬石中。在大氣壓下以此方式由纖維和水泥漿形成的基質(zhì)的環(huán)境中的空氣僅有條件地用作接受體。對于水合能量而言存在進一步的技術(shù)相關(guān)性。由此，也存在如下可能性在減小空氣壓力的條件下(例如真空混凝土)根據(jù)該原理將彈性塑料施加到混凝土軌枕上。前面借助作為混凝土部件的應(yīng)用情形的混凝土軌枕闡述了本發(fā)明。不言而喻的是，但本發(fā)明并不限于混凝土軌枕，而是應(yīng)用于其中混凝土部件的混凝土本體必須與塑料 板以機械方式連接的任何地方。
權(quán)利要求
1.一種混凝土軌枕，具有下側(cè)的塑料墊，該混凝土軌枕具有 -混凝土本體(12)，其具有下側(cè)(14);以及 -塑料板(18)，所述塑料板設(shè)置在混凝土本體(12)的下側(cè)(14)上， -其中單層或多層塑料板(18)與混凝土本體(12)通過無規(guī)纖維層(16)連接，所述無規(guī)纖維層具有纖維，所述纖維與塑料板(18)連接和/或嵌入混凝土本體(12)中， 其特征在于， -無規(guī)纖維層(16)具有直徑在15 μ m到50 μ m之間以及密度從每平方毫米20條纖維到每平方毫米200條纖維的纖維，并且 -纖維的大約20%到60%構(gòu)建有嵌入混凝土本體(12)中的自由端部，而另外的纖維的嵌入的纖維區(qū)段構(gòu)建為環(huán)， -其中嵌入混凝土的大約10%到60%的自由纖維端部相對于混凝土本體(12)的下側(cè)(14)彎曲 30。到 90。。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土軌枕，其特征在于，所述纖維具有基本上圓形或橢圓形的橫截面，其中橢圓形的縱橫比不大于1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的混凝土軌枕，其特征在于，所述纖維對于在混凝土本體(12)制造中用于混凝土本體(12)的成分是親合的。
4.一種用于制造混凝土軌枕(10)的方法，所述混凝土軌枕(10)具有在下側(cè)附接到所述混凝土軌枕上的、具有纖維的無規(guī)纖維層(16)，其特征在于，纖維端部由于混凝土在其固化時的水合吸力而到達混凝土的毛細孔和/或凝膠孔中，并且在混凝土的固化狀態(tài)中保持在毛細孔和/或凝膠孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，無規(guī)纖維層(16)在其背離混凝土軌枕(10)的下側(cè)(14)的側(cè)上與單層或多層塑料板(18)連接，更確切地說，在無規(guī)纖維層(16)與混凝土軌枕(10)連接之前或之后進行連接。
6.一種混凝土軌枕，其具有按照權(quán)利要求4所連接的無規(guī)纖維層(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混凝土軌枕，其具有按照權(quán)利要求5與無規(guī)纖維層(16)連接的塑料板(18)。
全文摘要
一種混凝土軌枕，具有下側(cè)的塑料墊，該混凝土軌枕設(shè)置有混凝土本體(12)，其具有下側(cè)(14)。此外，混凝土軌枕具有塑料板(18)，其設(shè)置混凝土本體(12)的下側(cè)(14)上，其中單層或多層塑料板(18)與混凝土本體(12)通過無規(guī)纖維層(16)連接，所述無規(guī)纖維層具有纖維，所述纖維與塑料板(18)連接和/或嵌入混凝土本體(12)中。無規(guī)纖維層(16)具有直徑在15μm到50μm之間以及密度為每平方毫米20條到200條纖維的纖維，并且纖維的大約20%到大約60%帶有嵌入混凝土本體(12)中的自由端部，而其他纖維的所嵌入的纖維區(qū)段構(gòu)建為環(huán)，其中嵌入混凝土中的自由纖維端部的大約10%到大約60%相對于混凝土本體(12)的下側(cè)(14)彎曲30°到90°。
文檔編號E01B3/46GK102906335SQ201180013641
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者赫爾曼·加爾利希, 賴納·恩斯特-岡特·阿赫萊爾 申請人:Rst-Rail系統(tǒng)技術(shù)有限公司