DE19854609B4

DE19854609B4 - Feste Fahrbahn aus Vakuumbeton und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE19854609B4
Application number: DE1998154609
Authority: DE
Inventors: Eberhard Gläser
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: DE19854609A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn durch Einrütteln von Schwellen oder Gleisrosten in noch frischen Beton, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einrütteln die Tragplatte oder wenigstens Teilbereiche derselben nahe den Schwellen durch ein Vakuumverfahren, welches Porenflüssigkeit aus dem Beton absaugt, verfestigt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Herstellung Fester Fahrbahnen durch Einrütteln von Schwellen oder Gleisrosten in noch frischen Beton.
Stand der Technik
Den nächstliegenden Stand der Technik stellt die DE 38 40 795 C2 dar. Bei dieser Technik werden Schwellen oder ganze Gleisroste in eine noch nicht erhärtete, mittels Gleitfertiger hergestellte Betontragplatte eingerüttelt.
Nachteil des beschriebenen Verfahrens ist, daß der Beton sich beim Einrütteln nicht wie eine Flüssigkeit verhält, sondern elastische Spannungen aufbaut, die nach Entfernen der Gegenkraft wieder zu einer geringfügigen Lageänderung der Schwellen führen. Im Falle von geneigten Festen Fahrbahnen kommt noch hinzu (und ist dann der beherrschende Effekt), daß der Beton geringfügig bergab fließt und die eingebettete Schwelle mitnimmt (etwa 2 bis 4 Millimeter, die Fertigungstoleranz beträgt aber lediglich 1–2 Millimeter!). Es kann auch geschehen, daß Schwellen nachträglich tiefer in den Beton einsacken. Dies tritt vor allem dann ein, wenn im angenzenden Bereich gerade eingerüttelt wird, denn durch die sich ausbreitende Schwingungsenergie wird der thixotrope Beton in gewissem Grade verflüssigt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Festen Fahrbahn mit geringer Fertigungstoleranz durch Einrütteln von Schwellen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist dabei die Erzeugung von Vakuumbeton zumindestens an der Oberfläche oder Teilbereichen der Oberfläche der Festen Fahrbahn. (Die Bezeichnung Saugbeton trifft eigentlich besser, da kein Vakuum erzielt wird.) Bei der Erzeugung von Vakuumbeton wird überschüssige Flüssigkeit über eine aufgelegte Saugfläche (siehe z. B. die DE 30 33 197 A1 ) aus dem Korngefüge des Betons abgesaugt, wodurch dessen Viskosität stark ansteigt. Fließbewegungen als Folge von Gravitation oder Scherspannungen werden dadurch fast bis zum Stillstand verlangsamt. Dies gibt dem Beton die nötige Zeit auszuhärten.
Die Herstellung der Festen Fahrbahn aus Saugbeton hat den weiteren Vorteil, daß eine Oberfläche höherer Qualität entsteht, die Witterung und Wetter mehr Widerstand entgegensetzt. (Der bei gewöhnlichem Beton an der Oberfläche befindliche Zementleim neigt zum Abplatzen, wodurch eine rauhere angreifbarere Oberfläche entsteht.) Wenn bis in größere Tiefen Flüssigkeit abgesaugt wird, so verbessern sich auch die Festigkeitswerte des gesamten Betons, so daß Material eingespart werden kann! Dies gleicht Mehrkosten durch den erhöhten Fertigungsaufwand des Vakuumbetons wenigstens teilweise aus.
Vakuumabsaugung der Porenflüssigkeit, z. B. mittels der im Handel befindlichen Saugmatten, bringt Vorteile bei allen Bauarten Fester Fahrbahnen.
Prinzipiell muß nicht die gesamte Feste Fahrbahn in Vakuumbeton umgewandelt werden; es genügt, wenn in dem Beton eine durch Porenflüssigkeitsabsaugung verfestigte Struktur erzeugt wird, die die Schwellen an einer Verschiebung hindert. Unkritische Bereiche der Betontragplatte können unbehandelt bleiben.
Als einfachste Ausführungsvariante bietet sich die Oberflächenverfestigung der Betontragplatte an. Die gegen Verschiebungen verfestigte Oberfläche hält dann den Rest des Betons samt eingelagerter Schwellen hinreichend fest. Wenn der Unterdruck länger auf die Betonoberfläche einwirkt, so wird nicht nur Oberflächenflüssigkeit abgezogen, sondern die Flüssigkeitsverarmungszone wandert immer tiefer in den Beton hinein (anfangs mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 Zentimeter pro Minute, später naturgemäß langsamer), bis sie den Boden der Tragplatte erreicht. In dieser Variante ist dann der gesamte wesentliche Teil der Tragplatte verfestigt.
Die bloße Oberflächenverfestigung hat wiederum den Vorteil, daß der Volumenschwund, der durch das Absaugen eintritt, geringer ausfällt und dadurch kaum eine Absenkung der Schwellen erfolgt.
Der Unterdruck saugt nicht nur genau unterhalb der aufgelegten Saugfläche, sondern wirkt günstigerweise auch etwas zur Seite hin, so daß eine Saugfläche nicht exakt neben einer Schwelle liegen muß, um diese zu immobilisieren. Andererseits darf aber eine Saugfläche auch nicht bis an den Rand der Tragplatte aufgelegt werden, da sonst von der Seite Luft in die Hohlräume des Korngefüges eingesaugt wird.
Als Saugflächen können die auf dem Markt befindlichen eingesetzt werden. Da beim Bau Fester Fahrbahnen ständig sich wiederholende Strukturen auftreten, lohnt es sich aber, speziell auf die Erfordernisse der Festen Fahrbahn zugeschnittene Formen zu verwenden, also Formen, die die Schwellen ausnehmen.
Besondere Verwendung findet das Verfahren zur Herstellung geneigter Fester Fahrbahnen (Kurven), bei der die Schwerkraft sonst größere Verschiebungen verursacht.
Es sind mehrere Möglichkeiten gegeben, den Beton hinreichend am Fließen zu hindern:

1.) Verfestigen nach dem Einrütteln und noch vor dem Wegfahren des Verlege- und Einrüttelgerätes mittels einer am Gerät angebrachten, absenkbaren Saugfläche,
2.) Verfestigung nach dem Einrütteln und nach dem Wegfahren des Einrüttel- und Verlegegerätes zum benachbarten Einrüttelort.

Zu 1: Je nach Schwellentyp ist das Einrütteln bei Verfahren 1 bevorzugt ein- oder zweistufig. Bei Einblockschwellen wird vor dem Einrütteln die Saugfläche aufgelegt und die Schwellen durch Ausnehmungen in dieser Fläche hindurch eingerüttelt. Erst dann wird gesaugt und der Beton verfestigt, die Schalung abgehoben, und das Gerät weitergefahren.
Oder man läßt die Saugfläche noch saugend auf der Tragplatte liegen und legt eine weitere im angrenzenden Teilstück auf, durch deren Ausnehmungen hindurch erneut eingerüttelt wird. Die erste Saugfläche wird dann abgehoben und erneut verwendet usw.
Bei Zweiblockschwellen, die im unteren Teil ihrer Blöcke durch Stahlverbinder zusammengehalten werden, erfolgt das Verfahren bevorzugt dergestalt, daß erst einmal die Schwellen so weit in den Beton eingerüttelt werden, bis die Stahlverbinder versenkt sind und anschließend erst eine Saugfläche aufgelegt wird, die nun auch den Bereich zwischen den beiden Blöcken abdeckt, bevor dann weiter auf Endtiefe eingerüttelt wird. Erst dann wird saugend verfestigt, die Schwellen vom Gerät abgekoppelt, die Saugfläche abgehoben und das Gerät zum nächsten Bearbeitungsort weitergefahren. Es ist aber auch möglich, eine erste Saugfläche mit Ausnehmungen für die Schwellen aufzulegen, durch die hindurch die Schwellen auf Endtiefe eingerüttelt werden, anschließend eine zweite Saugfläche aufzulegen, die die noch freie Fläche zwischen den Blöcken abdeckt, und dann saugend zu verfestigen. Auch in diesem Fall kann die Saugfläche zur zusätzlichen Stabilisierung noch liegengelassen werden, während mit einer weiteren Saugfläche bereits im Nachbarteilstück gearbeitet wird.
Anstatt das Auflegen der Saugfläche und das Einrütteln zu verschiedenen Zeitpunkten durchzuführen, ist es auch möglich, Saugfläche und Schwellen simultan abzusenken, so daß sie etwa gleichzeitig die Betonoberfläche erreichen. Dann werden die Schwellen eingerüttelt, während die Saugfläche auf der Oberfläche aufliegt. Bevorzugt ist es in diesem Falle, die Saugfläche gleich als steife Schalung (Saugschalung) auszubilden, wobei zusätzlich auch noch ein Rüttelgerät daran angeschlossen sein kann, das Rüttelenergie in den Beton einträgt, während die Schwellen eingerüttelt werden. Die Saugschalung liegt dann federnd auf der Oberfläche auf und glättet den durch das Eindringen der Schwellen aufwölbenden Beton. Nach beendetem Einrütteln wird zur Betonverfestigung Porenflüssigkeit abgesaugt.
Es ist auch möglich, die im angrenzenden Bauabschnitt bereits verlegten Schwellen während der Anwendung von Rüttelenergie im Nachbarabschnitt dadurch zu stabilisieren, daß die Schwellen durch eine Lehre verbunden werden, so daß sie sich nicht mehr individuell verschieben können, sondern nur gemeinsam. Da aber Verschiebungen nur an der zur Einrüttelstelle nächstgelegenen Schwelle stattfinden, wird diese durch die Verbindung zu den anderen Schwellen gehalten. Bevorzugt weist eine solche Lehre lediglich zwei Längsschienen auf, die die Schwellen miteinander verbinden. Die Längsschienen können Blindschienen sein, die später ausgetauscht werden, oder es kann sich bereits um echte Eisenbahnschienen handeln, die nachher miteinander verbunden werden (z. B. durch Schweißen, Schleifen und Vergüten der Oberfläche der Verbindungsstelle).
zu 2: Nach Verfahren 2 wird so vorgegangen, daß zuerst konventionell eingerüttelt wird, anschließend das Einrüttel- und Verlegegerät, mit neuen Schwellen/neuem Gleisrost bestückt, über das Nachbarteilstück der Fahrbahn gefahren wird, dann auf die soeben bearbeitete Fläche, zumindestens in direkter Nachbarschaft zur neuen Einrüttelzone (2 bis 3 Schwellen), eine Saugfläche (z. B. Saugmatten oder eine Saugschalung) aufgelegt/aufgepreßt wird, und man den Beton dort saugend verfestigt, bevor das Einrüttel- und Verlegegerät mit dem Einrütteln der neuen Schwellen beginnt. Dann sind nämlich die nicht mehr durch das Einrüttel- und Verlegegerät gehaltenen Schwellen vor einem Verschieben gesichert, denn die Hauptverschiebungen ergeben sich erfahrungsgemäß erst, wenn der thixotrope Beton durch sich ausbreitende Rüttelenergie des nun benachbarten Verlege- und Einrüttelgerätes verflüssigt wird. Zusätzlich können die Schwellen auch noch durch eine Lehre wie unter Verfahren 1 beschrieben gegen Verschieben gesichert werden.
Das Verfahren 1 weist gegenüber dem Verfahren 2 eine höhere Genauigkeit auf, da auch schon die elastisch und durch Schwerkraft bedingten Verschiebungen der Schwellen im nicht fluidisierten Beton verringert werden. (Der Beton wird hier schon verfestigt, bevor das Einrüttel- und Verlegegerät sich von den Schwellen trennt.)
Die schematischen Figuren verdeutlichen das Verfahren am Beispiel eines Verlege- und Einrüttelgerätes mit saugender Gegenschalung.
Die 1 zeigt im Querschnitt durch die Feste Fahrbahn und eine Schwelle das Verlege- und Einrüttelgerät für einen aus Zweiblockschwellen zusammengesetzten Gleisrost. Die Befestigung der Saugschalung am Gerät, sowie die innere Konstruktion der Gegenschalung aus Hohlräumen und die Saugschläuche sind der Übersicht halber nicht eingezeichnet; sie entsprechen jedoch dem bekannten Stand der Technik für derartige Konstruktionen. Die abgebildete Saugschalung weist außer am Ort der Blöcke selbst auch zwischen den zwei Blöcken eine Ausnehmung auf.
2 zeigt die in 1 abgebildete Saugschalung in Aufsicht. Die Fläche zwischen den Blöcken ist frei und wird nach dem Einrüttelvorgang noch durch zusätzliche passende Saugflächen abgedeckt.

1: weicher Beton einer geneigten Festen Fahrbahn
2: Saugfläche in Form einer Gegenschalung; der innere Aufbau mit Hohlräumen und die Saugschläuche sind der Einfachheit halber weggelassen.
3: Anschlag
4: Schwelle eines Gleisrostes
5: Einrüttelgerät, verfahrbar auf den Schalungen seitlich der Betontragplatte
6: seitliche Schalung für Betontragplatte mit Schiene für das Einrüttelgerät
7: Rad des Einrüttelgerätes
8: Halterung für die Schwelle am Einrüttelgerät
9: Hydraulisch gebundene Tragschicht HGT
10: Aussparung in der Gegenschalung
11: Firstlinie der dachförmig geformten Schalung

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn durch Einrütteln von Schwellen oder Gleisrosten in noch frischen Beton, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einrütteln die Tragplatte oder wenigstens Teilbereiche derselben nahe den Schwellen durch ein Vakuumverfahren, welches Porenflüssigkeit aus dem Beton absaugt, verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen die folgenden Vorgänge beinhaltet, wobei die ersten beiden Vorgänge in dieser Reihenfolge, in etwa gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge stattfinden: – Justierendes Auflegen einer Saugfläche, die Ausnehmungen für Schwellen freiläßt, auf den frischen Beton einer Tragplatte, – Justieren und Einrütteln der Schwellen/des Gleisrostes mittels des Verlege- und Einrüttelgerätes durch die Ausnehmungen der Saugfläche hin durch – Verfestigung des Betons der Tragplatte unter der Saugfläche wenigstens an seiner Oberfläche durch Absaugen der Porenflüssigkeit, – Abheben der Saugfläche und Weiterfahren des von den Schwellen/dem Gleisrost abgekoppelten Verlege- und Einrüttelgerätes oder Weiterfahren des von den Schwellen/dem Gleisrost abgekoppelten Verlege- und Einrüttelgerät und dann Abheben der Saugfläche oder Weiterfahren des von den Schwellen/dem Gleisrost abgekoppelten Verlege- und Einrüttelgerätes unter Liegenlassen der Saugflächen, wo bei diese liegengebliebenen Saugflächen den Beton durch Saugen stabilisieren, während in der Nachbarschaft erneut Schwellen durch die Ausnehmungen von Saugflächen hindurch eingerüttelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen die folgenden Vorgänge beinhaltet: – Justieren und Einrütteln der Schwellen/des Gleisrostes mittels des Verlege- und Einrüttelgerätes, – Weiterfahren des von den Schwellen/dem Gleisrost abgekoppelten Verlege- und Einrüttelgerätes, – Auflegen/Aufpressen von Saugflächen auf den soeben durch Einrütteln bearbeiteten Bereich der Tragplatte oder zumindestens den Teil, der an das Teilstück der Tragplatte angrenzt, in dem als nächstes eingerüttelt wird, – Verfestigung des Betons der Tragplatte unter der Saugfläche wenigstens an seiner Oberfläche durch Absaugen der Porenflüssigkeit, – Justieren und Einrütteln der nächsten Schwellen/des nächsten Gleisrostes benachbart zur Saugfläche mittels des Verlege- und Einrüttelgerätes, – Weiterrücken des Verlegegerätes und der Saugfläche.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellen im Bereich, der an die Einrüttelzone angrenzt, durch eine austauschbare Lehre oder endgültige Eisen bahnschienen an Relativverschiebungen zueinander gehindert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendige Form der Saugfläche aus handelsüblichen oder aus auf die Form der Schwellen abgestimmten, speziell konfektionierten Saugmatten zusammengesetzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine steife Schalung mit Hohlräumen und Kanälen in ihrem Inneren als Saugfläche auf die Oberfläche der frisch betonierten Tragplatte aufgelegt/aufgepreßt wird, die den Beton vor dem Beginn des Saugens noch in Form hält.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem verfahrbaren Gerät besteht, welches ein Justier- und Verlegeteil für Schwellen/einen Gleisrost aufweist, sowie Rüttler zum Einrütteln beim Absenken der Schwellen/des Gleisrostes in den noch frischen Beton der Tragplatte, sowie eine oder mehrere Saugflächen, die nach Beendigung des Einrüttelvorganges aus der Oberfläche der Tragplatte Porenflüssigkeit des Betons absaugen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Saugflächen zum Verlege- und Einrüttelgerät leicht lösbar und wiederherstellbar sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugflächen als steife und die Beton oberfläche formende Gegenschalung mit Ausnehmungen für die Schwellen ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschalung durch direkte Verbindung oder Ankopplung an einen Rüttler als Rüttelfläche ausgestaltet ist.