DE19915763B4

DE19915763B4 - Verfahren zum Einbringen von Schwellen in feste Fahrbahnen mit Hilfe taschenförmiger Vertiefungen

Info

Publication number: DE19915763B4
Application number: DE19915763A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolb; Stefan Dr. Brosig; Eberhard Gläser
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1999-02-20
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: DE19915763A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Festen Fahrbahnen durch Einrütteln von Schwellen oder anderen Gleisträgern in den noch nicht erhärteten Beton einer Tragplatte oder durch Einbetten von Schwellen/Gleisträgern in eine Vergußmasse, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Tragplatte mit taschenförmigen nicht zusammenhängenden Vertiefungen (Taschen) für die Schwellen/Gleisträger hergestellt wird, in die anschließend die Schwellen/Gleisträger eingesenkt werden, wobei die Abmessungen der Tasche in jeder Dimension zwischen minimal etwa der Hälfte bis maximal etwa dem doppelten der Abmessung der Schwelle/des Gleisträgers betragen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Festen Fahrbahnen mittels Schwellen, die in noch frischen Beton einer Tragplatte eingerüttelt oder mit Vergußmasse umgossen werden.
Stand der Technik
Gemäß der DE 38 40 795 C2 werden Schwellen, die an einem Rahmen befestigt sind, in die im wesentlichen glatte Oberfläche einer im Voraus gebauten, noch weichen Tragplatte eingerüttelt. Dabei treten aufgrund der hohen Materialverdrängung starke Verwerfungen der Oberfläche auf, so daß diese nachgearbeitet werden muß. Weiterhin verbleiben im Beton elastische Rückstellkräfte, die nachträglich zu einer unerwünschten Verschiebung der Schwelle führen können, wenn diese von ihrer Haltevorrichtung gelöst wird. Bei einer anderen Methode zum Bau Fester Fahrbahnen des Typs Rheda werden Gleisroste in einem endlosen Trog mit Beton umgossen. Es bilden sich dabei leicht ungewünschte Fugen zwischen Schwellen und Beton aus.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein übergeordnetes Verfahren und Folgeoperationen anzugeben, welches es ohne aufwendige Nachbearbeitung der Betonoberfläche und unerwünschte nachträgliche Verschiebungen von Schwellen erlaubt, die Schwellen weiterhin einfach in die Tragplatte einzurütteln, oder ohne Fugenbildung durch Umgießen in einer Betontragplatte einzubetten.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist dabei die Herstellung einer Festen Fahrbahn mit einzelnen, nicht zusammenhängenden Taschen/Vertiefungen an den Stellen, an denen sich später die Schwellen befinden sollen. Dies geschieht bevorzugt im noch frischen Beton der Tragplatte der Festen Fahrbahn. Die Taschen können aber auch bereits vorgeformt in Betonfertigteilen vorhanden sein, die zu einer Tragplatte aneinandergefügt werden, oder auch erst beim Aneinanderlegen von Betonfertigteilen aus Einbuchtungen des Randes der Fertigteile gebildet werden.
Leere Taschen/Vertiefungen im noch weichen Beton der Tragplatte ermöglichen es den Schwellen, beim Einrütteln ohne großen Widerstand dort einzutauchen (Variante A).
Noch weiche oder ausgehärtete Taschen, die größer als die Schwellen sind, können aber auch dazu verwendet werden, die Schwellen darin zu positionieren und anschließend zu umgießen. Dies stellt dann eine Variante des Rheda-Verfahrens dar, wobei im Gegensatz zu dort aber für den verbliebenen Freiraum nur sehr wenig Vergußmasse benötigt wird (Variante B).
Eine Abwandlung der Variante B (Variante C) sieht vor, die noch weichen oder auch ausgehärteten Taschen in der Tragplatte mit Vergußmasse zu füllen und erst danach die Schwelle darin bis auf Sollmaß einzutauchen oder einzurütteln.
Dadurch, daß im Vergleich zu dem endlosen Trog des Rheda-Verfahrens bei den Varianten B und C nur geringe Spalte verfüllt werden, ist auch das bei Verwendung einer schrumpfenden Vergußmasse auftretende Absolutmaß möglicher Fugen im Bereich der Taschen wesentlich geringer, wenn nicht sogar die beim Abbindevorgang der Vergussmasse auftretenden elastischen Kräfte das Auftreten eines Risses am Schwellen- bzw. Taschenrand völlig verhindern.
Um Vergußmaterial zu sparen und die Gefahr einer Rißbildungen bei Schwund der Vergußmasse zu minimieren, ist es im Falle der Varianten B und C von Vorteil, die Größe der Taschen so genau wie möglich der Größe der Schwelle anzupassen. Andererseits muß die Toleranz in der Lage der Taschen bei deren Herstellung berücksichtigt werden, denn die Schwellen sollen ja auch auf jeden Fall später in diese Taschen einjustiert werden können. Da die Genauigkeit der Lage der Taschen einige Millimeter bis Zentimeter beträgt, so müssen auch die Taschen mindestens um dieses Maß größer hergestellt werden, um der Schwelle später auf jeden Fall Platz zu bieten.
Durch die Vorformung von Taschen wird im Falle eines Einrüttelns (Variante A) nur eine minimale Betonmenge verdrängt. Die Oberfläche bleibt weitgehend erhalten, der Nacharbeitsaufwand wird minimiert. Darüberhinaus kann, bei gleichzeitig geringeren Kräften auf die Verlegemaschinen, mit steiferem Beton gearbeitet werden. Dies bedeutet, daß auch in Überhöhungen im Bereich von Kurven der Beton weniger in Richtung der tiefer liegenden Tragplat tenseite wegschwimmt, d. h. große Überhöhungen leichter gefertigt werden können. Geringere Verdrängung heißt auch weniger Verdichtungsarbeit, also kürzere Rüttelzeiten. Dadurch werden auch weniger Schwingungen in bereits fertiggestellte Abschnitte eingeleitet, so daß dort Ungenauigkeiten bzw. Zerstörung der bereits fertiggestellten Oberfläche durch eine ungewollte, vorübergehende „Verflüssigung" des Betons verringert werden.
Dadurch, daß weniger Material verdrängt werden muß, werden auch weniger Scherspannungen im Material aufgebaut, die bis zur Aushärtung des Betons noch zu nachträglichen Verschiebungen der Schwellen führen können.
Im Falle der Variante B, dem Umgießen ausjustierter Schwellen, ist es von Vorteil, ein Vergußmittel zu wählen, welches eine geringfüge Volumenzunahme bei der Aushärtung erfährt, denn dadurch erfolgt ein guter Verbund zwischen Schwelle, Vergußmasse und Tragplatte. Besonders günstig ist es dabei, die Taschen schwalbenschwanzartig vorzuformen. Durch die nach unten zunehmende Aufweitung der Taschen verspannen sich die Schwellen besonders stark in der Tragplatte (siehe auch 6).
Dadurch, daß nur ein geringes Restvolumen zwischen Schwelle und Tasche ausgefüllt werden muß und nicht ein gesamter großer Trog, wie beim Rheda-Verfahren, ist es möglich, ohne hohe Mehrkosten teurere Hochqualitätsvergußmassen zu verwenden. Als solche sind auch Vergußmassen auf der Basis organischer Substanzen, z. B. Polymere, denkbar, die gleichzeitig ein elastisch federndes Verhalten für einen besseren Fahrkomfort hervorrufen könnten. Im einfachsten Falle könnte dies aber auch ein Asphalt sein.
Die Verwendung schnellhärtender Vergußmassen ermöglichte es, das Justier- und Positioniergerät eines Schwellenrostes sehr schnell mit einem neuen Schwellenrost zu bestücken, nachdem der alte Schwellenrost hinreichend fest eingebettet ist. Ansonsten ist es von Vorteil, einen Schwellenrost bis zur Aushärtung auf Fixpunkten abzustützen, während das Justier- und Positioniergerät bereits neue Schwellenroste verlegt.
Das Verfüllen eines nur geringen Restvolumens verringert besonders bei schnellhärtenden exothermen Vergußmassen die Gefahr von deren Überhitzung. Durch die große relative Oberfläche kann die in der schlecht wärmeleitenden Vergußmasse beim Aushärten anfallende Reaktionswärme leicht in die große kalte Betonmasse der Tragplatte abfließen. Das erfindungsgemäße Verfahren bannt somit auch dieses weitere Problem des Eingießens von Schwellen in großen durchlaufenden Trögen! Den besten Verbund zwischen Schwelle und Tragplatte erhält man bei Verwendung dünnflüssiger Vergußmassen, die den Beton der Tragplatte und der Schwelle am besten benetzen und in seine rauhe Oberfläche eindringen. Höchste Genauigkeit erzielt man, wenn das Umgießen der Schwellen bei bereits hinreichend erhärteter Tragplatte erfolgt. Dies ermöglicht es auch, unabhängig davon, ob die Maschinen der Folgeschritte funktionsfähig sind oder nicht, die Tragplatte mit den Taschen bereits weit im Voraus zu bauen. Auf einer bereits erhärteten Tragplatte mit Taschen können auch Positionier- und Justiermaschinen für die Schwellen bzw. Schwellenroste sehr einfach verfahren werden, sie sind überhaupt unempfindlicher für den rauhen Baubetrieb.
Der Verbund zwischen dem erhärteten Beton der Tragplatte und der Vergußmasse, sowie zwischen Vergußmasse und Schwelle läßt sich vor allem durch die Verwendung organischer Vergußmassen verbessern, wenn der Beton und die Schwelle vor dem Einfüllen der Vergußmasse in die Tasche an ihrer Oberfläche mit einem Haftvermittler, z. B. HMDS (Hexamethyldisilazan) behandelt werden.
Beim Eintauchen/Einrütteln von Schwellen in Vergußmasse, die vorher in die Taschen gefüllt wurde (Variante C), wird, wie bei Variante B, ein besserer Verbund erzeugt, wenn die Vergußmasse in noch weiche Taschen der Tragplatte eingefüllt wird. Der Verbund zwischen Schwelle und Vergußmasse kann durch Rütteln oder Hochfrequenzschwingung verbessert werden. Vor allem bei homogenen, sich nicht entmischenden Vergußmassen können auch Ultraschallfrequenzen verwendet werden, die bevorzugt von der Schwelle als Quelle ausgehen. Diese Verbesserung des Verbundes Schwelle/Vergußmasse ist natürlich auch im Falle von Variante B möglich.
Die maximal mögliche Rüttelenergie richtet sich nach der Vergußmasse, dem Abstand zwischen Schwelle und Taschenwandung und der Festigkeit des noch weichen aber steifen Betons der Tragplatte beim Rütteln, denn die Tasche soll ihre Form im wesentlichen beibehalten und nicht durch das Rütteln zerstört werden. Ein leichtes Ausfransen der Taschenwandung ist hingegen nicht von Nachteil, da es die Verzahnung des Betons mit der Vergußmasse verbessert. Die optimale Rüttelenergie muß vor Beginn der Fertigung für die verwendete Kombination an Material und Rüttelgerät experimentell ermittelt werden, zumal die Eindringtiefe der Rüttelenergie individuell vom Frequenzspektrum des Gerätes abhängt.
Unter Schwelle wird erfindungsgemäß sowohl die herkömmliche Betonschwelle verstanden, als auch die Zweiblockschwelle oder zwei einzelne Blöcke, die dazu noch in ihrer räumlichen Ausdehnung stark verringert sein können und auch aus einem anderen Material als Beton bestehen können. Im Extremfall stellt eine „Schwelle" dann nur noch eine Schienenbefestigung dar. Von Vorteil sind allerdings größere Abmessungen als bei Schienenbefestigungen üblich, um über eine größere Oberfläche eine stabilere Verbindung zwischen Schwelle und Vergußmasse zu erzielen. Bevorzugt weist daher ein Block mindestens die Grundfläche einer Rippenplatte auf. Eine erfindungsgemäße Schwelle läßt sich daher auch allgemeiner als Gleisträger bezeichnen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Taschen in einer noch weichen Tragplatte kann nach dem Prinzip der Materialverdrängung z. B. mittels umlaufender Walzen, Stempel, eingelegter Formstücke, im Profil veränderlicher Preßbohlen oder dergleichen erfolgen.
Sie kann aber auch nach dem Prinzip der Materialentnahme durch Ausstanzen/Herausgreifen des Materials erfolgen.
1 zeigt schematisch eine Variante der Herstellung von Taschen in der Festen Fahrbahn:
Eine Preßbohle, die sich über die rohe Feste Fahrbahn bewegt und diese glättet, enthält einen Stempel, der an den vorgesehenen Stellen für die Taschen ausgefahren wird und dort den Beton verdrängt. In der 1 wird der Vorgang bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise dargestellt. Es ist aber auch möglich, taktweise zu arbeiten und bei jedem Anhalten einen passenden Stempel abzusenken und erst nach dem Hochfahren des Stempels wieder weiterzufahren.
2 zeigt schematisch im Längsschnitt die Preßbohle für eine Zweiblockschwelle.
3 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Tragplatte mit Taschen für Zweiblockschwellen. Wird die Feste Fahrbahn mittels eines Gleitfertigers hergestellt, so können die seitlichen Schalungsschienen neben der Tragplatte bei Verwendung eines steifen Betons entfallen.
4 zeigt den optimierten Fall, in dem effektiv keine Volumenverdrängung über die Tragplattenoberfläche hinaus stattfindet, sondern nur ein Verschieben von Volumina.
5 zeigt eine Schwelle mit Leit-/Stützblechen, die die Taschenform beim Einrütteln der Schwelle aufrechterhalten. Ohne diese Bleche beginnt die Tasche bereits während des Einrüttelns der Schwelle in den noch nicht abgebundenen Beton aufgrund der Betonverflüssigung zu verfließen.
6 zeigt im Schnitt eine schwalbenschwanzförmige Tasche, in der eine Schwelle eingegossen wurde (nach Variante B oder C). Durch Verwendung einer Vergußmasse, die sich beim Aushärten etwas ausdehnt, wird die Schwelle in der Tasche nicht nur mechanisch fest eingespannt, sondern es entsteht auch ein sehr guter chemischer Verbund zwischen dem Beton der Tragplatte, der Schwelle und der Vergußmasse.

1: Preßbohle
2: Zylinder mit Stempel
3: Tasche
4: Tragplatte
5: Hydraulisch gebundene Tragschicht
6: Schalungsschiene
7: Schwelle
8: Stützblech
9: Vergußmasse

Claims

Verfahren zur Herstellung von Festen Fahrbahnen durch Einrütteln von Schwellen oder anderen Gleisträgern in den noch nicht erhärteten Beton einer Tragplatte oder durch Einbetten von Schwellen/Gleisträgern in eine Vergußmasse, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Tragplatte mit taschenförmigen nicht zusammenhängenden Vertiefungen (Taschen) für die Schwellen/Gleisträger hergestellt wird, in die anschließend die Schwellen/Gleisträger eingesenkt werden, wobei die Abmessungen der Tasche in jeder Dimension zwischen minimal etwa der Hälfte bis maximal etwa dem doppelten der Abmessung der Schwelle/des Gleisträgers betragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen mit einem Volumen hergestellt werden, das geringer oder gleich ist dem, welches beim Einrütteln von Schwellen in eine Tragplatte ohne Taschen verdrängt würde und daß die Schwelle anschließend in die noch nicht erhärtete Tasche eingerüttelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen mit solchem Volumen und solcher Form hergestellt werden, daß die Schwellen/Gleisträger ohne Wandberührung in den noch weichen oder erhärteten Taschen positioniert und justiert werden können und dass sie anschließend mit einer abbindenden Vergußmasse umgossen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen mit solchem Volumen und solcher Form hergestellt werden, daß die Schwellen/Gleisträger ohne an den Wänden der Taschen anzuschlagen darin positioniert und justiert werden können, daß anschließend in die noch weichen oder erhärteten Taschen eine abbindende Vergußmasse eingefüllt wird und daraufhin die Schwellen/Gleisträger in diese Vergußmasse bis auf Sollage eingetaucht / eingerüttelt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen in dem noch weichen Beton einer Tragplatte durch Einprägen mittels Stempeln hergestellt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen durch Ausstanzen und Entfernen des Materials oder durch Herausgreifen des Materials aus einer noch weichen Tragplatte hergestellt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Tragplatten, die mittels stehender Schalungen hergestellt werden, die Taschen mittels taschenförmiger Schalungsteile ausgespart werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte mit Taschen durch Aneinan derreihen von Fertigteilen mit vorgefertigten Taschen oder Einbuchtungen hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergußmasse gewählt wird, die bei ihrer Aushärtung eine geringfügige Volumenzunahme erfährt.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine organische Vergußmasse gewählt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach mindestens einem der Ansprüche 1, 3, 4, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergußmasse verwendet wird, die weniger als ein Fünftel der Viskosität des weichen Betons aufweist, der für die Tragplatte verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach mindestens einem der Ansprüche 1, 4 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Schwellen/Gleisträger unter Zufuhr von Rüttelenergie in die Taschen bis auf Sollmaß abgesenkt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellen/Gleisträger beim Einrütteln als erstes Kontakt mit dem Boden der Taschen bekommen, nicht mit der Seitenwand der Taschen.
Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn nach mindestens einem der Ansprüche 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Taschen bis etwa zum Erreichen der Endtiefe der Schwellen/Gleisträger seitlich durch Stützbleche gestützt werden, hernach diese Stützbleche entfernt werden und solange weitergerüttelt wird, bis die Seitenwände an die Schwellen herangeflossen sind und sich mit diesen verbunden haben.
Tasche in einer Tragplatte für das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Wandung maximal etwa 5 Zentimeter, bevorzugt weniger als 3 Zentimeter Abstand zur ausjustierten Schwelle/zum ausjustierten Gleisträger aufweist.