EP0440597A1 - Superstructure and substructure of railway bed for rail vehicles - Google Patents
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- EP0440597A1 EP0440597A1 EP91890009A EP91890009A EP0440597A1 EP 0440597 A1 EP0440597 A1 EP 0440597A1 EP 91890009 A EP91890009 A EP 91890009A EP 91890009 A EP91890009 A EP 91890009A EP 0440597 A1 EP0440597 A1 EP 0440597A1
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Definitions
- the invention relates to a track superstructure and substructure for rail-bound vehicles, rails being detachably connected to the rail foot directly or indirectly, preferably via intermediate plates, with sleepers which in turn rest on the ballast bed on the ground.
- ballast-free track substructure and superstructure In the case of track support structures, a distinction must be made between two fundamentally different superstructures. between the conventional structure with the ballast bed and the so-called ballast-free track substructure and superstructure.
- the ballastless construction usually consists of an in-situ made concrete support block, which can have steel reinforcement, on which either support plates or sleepers rest.
- the interposition of a leveling layer is provided, which should not only bring about the leveling, but also ensure the uniform transmission of force between sleepers or carrier plate and in-situ concrete.
- This power transmission should, for example, only transmit vibrations in a damped manner.
- it is necessary that a certain deflection of the rails occurs when loaded by the rail vehicles. This deflection can either be achieved by an elastic mounting of the sleepers, for example by rubber loafers or the like, or or in addition, an elastic intermediate layer can be provided under the rails.
- ballastless superstructure many developments have been made in the field of ballastless superstructure, in particular a smaller one Construction height is possible and for constructions in which a stationary concrete body already exists, such as bridges or tunnels, almost maintenance-free operation is possible.
- the further advantage of the so-called ballastless superstructure is that it has lower overall heights and thus allows tunnels, if the ballast bed is removed and a ballastless superstructure is provided, to transport higher goods on normal wagons, especially containers, truck bodies and the like, without expanding the tunnel profile .
- a superstructure with gravel As it would be possible with a superstructure with gravel.
- the development work, especially for high-speed railways, of the ballastless superstructure has been particularly advanced.
- Thresholds for a substructure with ballast are exposed to particularly high loads.
- sleepers consist of well-dried oak wood, which is impregnated before use, especially with tar products, so that it is particularly resistant to weathering and microbiological attack.
- the rails are usually connected to the threshold by so-called rail nails.
- the threshold as such has a sound and shock-absorbing effect.
- Wood is also particularly polluting when it comes to processing wooden sleepers that are no longer usable. These wooden sleepers cannot be burned easily since they burn a large number of extremely polluting exhaust gases.
- the present invention has set itself the task of creating a track superstructure and substructure that has good sound-insulating properties, at the same time a displacement of the sleepers on the ballast bed is particularly effectively prevented, and in which normal maintenance of the ballast bed, for example by track tamping machines, can be carried out.
- the concrete sleepers are each connected to at least two rails and rest on a ballast bed on the ground, consists essentially of it that the concrete sleepers have at least one coating on their surfaces exposed to the ballast bed, which with rubber-elastic materials, for. B. rubber, polyurethane or the like., Is constructed and is at least partially adhesively bonded to the surface of the concrete sleeper.
- the power transmission between the wheel and the ballast bed is in any case damped, so that especially high-frequency vibrations, which lead to premature undesired settlement of the ballast bed, are only passed on with lower force peaks, so that the service life of a ballast bed can be increased.
- a coating significantly increases the displacement resistance of the sleeper on the ballast bed compared to an uncoated concrete sleeper, so that a longer service life is also guaranteed in this regard.
- the maintenance work on the ballast bed can be carried out with the usual track tamping machines, since neither foils od. Like. Are provided in the ballast bed, which are destroyed immediately when tamping. Another advantage is that vibrations in the audible range are only passed on in a damped manner, so that a lower environmental impact due to sound emissions is also guaranteed at the same time.
- the preferred layer thickness is between 1 and 5 mm, in this area, on the one hand, there is an optimum service life of particularly favorable values for sound insulation and high resistance to displacement of the concrete sleepers on the ballast bed. If this coating is provided over the entire surface, then the sound emission of the concrete sleeper with respect to the air is also still considerably reduced, with no additional work being required during production.
- a multilayer coating is provided, a particularly good optimization of the properties can be achieved.
- a coating with a high resistance to tearing and tear propagation can be provided on the surface which is in direct contact with the ballast bed, so that the subsequent layers or layer can take on other properties.
- a layer can be provided which has a particularly high sound insulation and a further coating can be provided which has a particularly high internal damping during the transmission of impacts that lead to premature disruption of the ballast bed.
- the coating has a film
- prefabricated materials can also be used, whereby particularly simply only at the preferred locations, e.g. B. on the lower contact surface, such coatings can be provided, thus enabling anisotropic properties of the threshold.
- an adhesive in particular an adhesion promoter, can be provided between the coating and the concrete sleeper.
- the coating is a coating applied by spraying, particularly good control of the thickness of the coating can be achieved, both particularly uniform coatings in the layer thickness and with a continuous transition being able to be achieved, as a result of which the service life of the coating can be significantly increased.
- the coating is a coating applied by dipping, a particularly uniform coating with continuous transition areas can be achieved, for example, by dipping once. Furthermore, there is the possibility that by immersing the coatings which have not yet fully set, a particularly intensive anchoring of individual layers in one another is achieved.
- a particularly advantageous embodiment which ensures a uniform property profile even at lower temperatures, is that the coating with a hydraulic binder, especially cement, for. B. Portland cement, a plastic with a T ⁇ max value, determined according to DIN 53 445, of at most - 8 ° C and optionally with fillers is constructed.
- a hydraulic binder especially cement, for. B. Portland cement, a plastic with a T ⁇ max value, determined according to DIN 53 445, of at most - 8 ° C and optionally with fillers is constructed.
- Such coatings even at low temperatures, still have the desired viscoelastic properties, at the same time giving the coating particularly good adhesion to the concrete sleepers and also allowing the coating to heal or reconnect the layer to the concrete sleeper during operation.
- the coating has pores, in particular closed pores, then on the one hand an additional possibility for changing the spring characteristic of the coating can be achieved, wherein, in particular with closed pores, the sound-conducting behavior can be influenced, for example.
- the coating has fillers, e.g. B. stone flour, a significant change in the specific weight of the coating can be achieved, whereby both changes in the spring characteristics, for. B. by providing rubber-elastic fillers, such as rubber scrap or the like., Or by increasing the mass, to thereby achieve a change in the sound conducting properties.
- fillers e.g. B. stone flour
- the threshold is also at least partially coated on the surfaces not impacted by the ballast, sound radiation through the thresholds can be avoided in a particularly advantageous manner, while the coating can also serve as a vibration-damping underlay under the rail fastenings with appropriate mechanical properties.
- the threshold 1 shown in FIG. 1 is constructed from a concrete B 400 and has a double prestressed reinforcement 2 and 3. For the sake of clarity, no coating on the threshold is shown.
- the threshold 1 made of concrete shown in FIG. 2 has two channels 4 and 5, each of which is guided in a cross and in which, after the concrete has at least partially hardened, a steel reinforcement 6, 7 is provided, which is prestressed.
- a component can be pre-stressed by the reinforcement in the present case, a threshold made of concrete is provided with compressive stresses, so that the compressive stresses are first released when tensile stresses are applied.
- Such pre-stressing of components is always desirable when there are large differences in the properties of tensile stress and compressive stress.
- plastic dowels 8 are also provided, which cooperate with rail nails 9.
- the rail 10 rests on the angle guide plate 13 with its foot 11 via an intermediate layer 12 made of rubber-elastic material. Under the angle guide plate 13, an intermediate plate 14 is also made of rubber-elastic material.
- the rails are held against the threshold via the rail nails 9 and the tensioning clamps 15.
- Each threshold has at least two rails, the thresholds being designed as continuous thresholds which have a substantially constant cross section over their entire length.
- the layer thickness is 3.5 mm.
- the coating was applied by spraying and has a Shore hardness A of 73.
- the coating consists of a polyurethane which is composed of a polyether polyol (Baytec FP PU 0308 from Bayer) and a modified 4,4 / -diisocyanatodiphenylmethane (Desmodur PU 0309 from Bayer). Between the concrete sleeper and the coating, an adhesion promoter, also based on polyurethane, is provided dissolved in a solvent, which is applied thinly. After the solvent has evaporated, the coating can be applied.
- a slack reinforcement 20 made of rib steel is provided.
- the concrete sleeper is provided with a full-surface coating 21 with a thickness of 2 mm, which has a further coating 23 on the coating 21 on its bottom surface 22.
- the coating 21 corresponds in its composition and application to the coating 18 according to FIG. 1, whereas the coating 22 chemically corresponds to the coating according to FIG. 1, but this further coating was applied by knife coating, as a result of which the further coating is about 20% higher Has a density (1.1 mg / m3) than the coating applied by spraying.
- the tear propagation resistance (measured according to DIN 53 515) is approx. 10% greater than when processing by spraying (16 kN / m). On the one hand, this significantly increases the durability of the coating on the floor surface, and at the same time there is a higher resistance to displacement.
- a slack reinforcement 20 is also provided, with a triple coating, u. between a layer 18 of sprayed polyurethane with a thickness of 2 mm according to FIGS. 2 and 3, a further layer 24 also made of polyurethane, but applied by dipping with a thickness of 2 mm and an outer coating 25 made of a film with a thickness of 0.5 mm, which was obtained by hot pressing a polypropylene nonwoven, which was mechanically applied to the still moist further layer 24.
- Such a structure for the coating of a threshold is more labor-intensive, however, due to the lower density of the sprayed coating, for example, the sound transmission can be better inhibited, whereas the dipped coating made of polyurethane has a higher mass and accordingly has better mechanical damping properties and the hot-pressed polypropylene nonwoven film has a particularly high strength due to the disorientation of the fibers of the random fiber fleece and both the mechanical stresses during operation, in particular by lateral forces, and the mechanical stresses the stuffing of the ballast bed can be taken into account particularly cheaply.
- the concrete sleeper shown in FIG. 5 has a coating of polyurethane in a layer thickness of 3 mm on its surfaces acted upon by the ballast bed. A continuous transition of the coating to twice the layer thickness is provided on the beveled surfaces 27, so that the surface 28 is provided with a layer 26 with 6 mm.
- These coatings can have a multi-layer structure, with particular preference being given to coatings made of a material which have particularly high damping, such as polyurethanes.
- the layer can also be applied here by dipping, spraying, knife coating, gluing.
- Concrete sleepers were each provided with two rail nails, which in turn served as a handle for diving, the concrete sleepers equipped in this way in a suspension with 100 parts by weight of cement and one aqueous dispersion of plastic and a filler, e.g. B. stone flour, were dipped.
- a filler e.g. B. stone flour
- the plastics used were a styrene-butadiene polymer with 50 parts by weight and a T ⁇ max value according to DIN 53 445 of -70 ° C or 120 parts by weight of butyl acrylate with a T ⁇ max value of + 18 ° C or 5 parts by weight of an acrylic butyl ester with a T ⁇ max -Value of - 46 ° C or 100 parts by weight of an acrylic butyl ester with a T ⁇ max -Value of - 46 ° C.
- Coatings of this type are distinguished by particularly good sound insulation, and at the same time, even after tamping, if, for example, the coating is partially detached from the threshold, this coating becomes adhesive again with the threshold connects.
- All sleepers designed according to the invention have a significantly higher displacement resistance on the ballast bed than they correspond to conventional concrete sleepers, so that a particularly high stability against displacement is guaranteed, particularly in the curves. It was completely surprising that sleepers designed in accordance with the invention also survive the mechanical tamping process with tamping machines, even after a 5-fold tamping process, essentially with unchangeable operational properties. This behavior was surprising in itself, but it should be due to the fact that the coating is elastic and thus during the tamping process, for example when a large gravel grain is pressed into the ground along the side surface of the sleeper, the coating can dodge due to its elastic properties , so that only a minor injury occurs.
- the fillers are not only stone powder, but also other fillers, such as rubber granules and, depending on the desired changes in properties, vermiculites and pearlites and the like. Like., in question.
- foils u.
- outermost layer but also as the middle and innermost layer
- perforated, foamed, extruded films can also be used, depending on the desired range of properties.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleisober- und -unterbau für schienengebundene Fahrzeuge, wobei Schienen mit dem Schienenfuß mittel- bzw. unmittelbar, vorzugsweise über Zwischenplatten, mit Schwellen lösbar verbunden sind, die ihrerseits über einen Schotterbett am Untergrund aufliegen.The invention relates to a track superstructure and substructure for rail-bound vehicles, rails being detachably connected to the rail foot directly or indirectly, preferably via intermediate plates, with sleepers which in turn rest on the ballast bed on the ground.
Bei Gleistragkonstruktionen ist zwischen zwei prinzipiell unterschiedlichen Aufbauten zu unterscheiden, u. zw. dem konventionellen Aufbau mit dem Schotterbett und dem sogenannten schotterlosen Gleisunter- und -oberbau. Die schotterlose Konstruktion besteht in der Regel aus einem in situ gefertigten Trägerblock aus Beton, der Stahlbewehrung aufweisen kann, auf welchem sodann entweder Trägerplatten oder Schwellen aufliegen. Meist ist die Zwischenschaltung einer Ausgleichsschichte vorgesehen, wobei diese nicht nur den Höhenausgleich bewirken soll, sondern auch die gleichmäßige Kraftübertragung zwischen Schwellen bzw. Trägerplatte und Ortsbeton gewährleisten soll. Diese Kraftübertragung soll beispielsweise Schwingungen nur gedämpft übertragen. Weiters ist es erforderlich, daß eine gewisse Einfederung der Schienen bei Belastung durch die Schienenfahrzeuge eintritt. Diese Einfederung kann entweder durch eine elastische Lagerung der Schwellen, beispielsweise durch Gummihalbschuhe od. dgl., erreicht werden, oder bzw. zusätzlich kann unter den Schienen eine elastische Zwischenlage vorgesehen sein.In the case of track support structures, a distinction must be made between two fundamentally different superstructures. between the conventional structure with the ballast bed and the so-called ballast-free track substructure and superstructure. The ballastless construction usually consists of an in-situ made concrete support block, which can have steel reinforcement, on which either support plates or sleepers rest. In most cases, the interposition of a leveling layer is provided, which should not only bring about the leveling, but also ensure the uniform transmission of force between sleepers or carrier plate and in-situ concrete. This power transmission should, for example, only transmit vibrations in a damped manner. Furthermore, it is necessary that a certain deflection of the rails occurs when loaded by the rail vehicles. This deflection can either be achieved by an elastic mounting of the sleepers, for example by rubber loafers or the like, or or in addition, an elastic intermediate layer can be provided under the rails.
Auf dem Gebiet des schotterlosen Oberbaues wurden viele Entwicklungen getätigt, da insbesondere eine geringere Bauhöhe möglich ist und bei Konstruktionen, bei welchen bereits ein ortsfester Betonkörper vorliegt, wie beispielsweise bei Brücken oder Tunnels, ein fast wartungsfreier Betrieb möglich ist. Der weitere Vorteil des sogenannten schotterlosen Oberbaues besteht darin, daß er geringere Bauhöhen aufweist und somit erlaubt bei Tunnels, wenn das Schotterbett beseitigt wird und ein schotterloser Oberbau vorgesehen wird, ohne Erweiterung des Tunnelprofiles höhere Güter auf normalen Waggons zu transportieren, insbesondere Container, Lastkraftwagenaufbauten u. dgl., als es bei einem Oberbau mit Schotter möglich wäre. Aus den oben angeführten Gründen sind die Entwicklungsarbeiten, insbesondere auch für Hochgeschwindigkeitsbahnen, des schotterlosen Oberbaues besonders vorangetrieben worden. So wird beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 0 277 090 ein schotterloser Gleisoberbau beschrieben, bei welchem Schwellen Verwendung finden, die in ihrer Gesamtheit mit einem gummielastischen Überzug versehen sind. Dieser Überzug soll für eine möglichst vollflächige lastverteilende Auflage der Schwellen auf dem Unterbau Sorge tragen.Many developments have been made in the field of ballastless superstructure, in particular a smaller one Construction height is possible and for constructions in which a stationary concrete body already exists, such as bridges or tunnels, almost maintenance-free operation is possible. The further advantage of the so-called ballastless superstructure is that it has lower overall heights and thus allows tunnels, if the ballast bed is removed and a ballastless superstructure is provided, to transport higher goods on normal wagons, especially containers, truck bodies and the like, without expanding the tunnel profile . Like., As it would be possible with a superstructure with gravel. For the reasons given above, the development work, especially for high-speed railways, of the ballastless superstructure has been particularly advanced. For example, in European patent application 0 277 090 a ballast-free track superstructure is described, in which sleepers are used which are provided with a rubber-elastic coating in their entirety. This coating is intended to ensure that the sleepers are supported on the substructure as fully as possible.
Schwellen für einen Unterbau mit Schotter sind einer besonders hohen Belastung ausgesetzt. Traditionell bestehen Schwellen aus gut getrocknetem Eichenholz, die vor ihrer Verwendung, insbesondere mit Teerprodukten, inprägniert werden, damit die Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterung und mikrobiologischem Angriff besonders hoch ist. Die Schienen sind hiebei in der Regel über sogenannte Schienennägel mit der Schwelle verbunden. Die Schwelle als solche wirkt schall- und auch stoßdämpfend. Neben den immer größer werdenden Schwierigkeiten bei der Beschaffung neuer Schwellen aus Holz ist auch die Umweltbelastung bei der Aufarbeitung von nicht mehr einsatzfähigen Holzschwellen besonders groß. Diese Holzschwellen können nicht ohne weiteres verbrannt werden, da bei ihrer Verbrennung eine hohe Anzahl von extrem umweltschädlichen Abgasen entstehen.Thresholds for a substructure with ballast are exposed to particularly high loads. Traditionally, sleepers consist of well-dried oak wood, which is impregnated before use, especially with tar products, so that it is particularly resistant to weathering and microbiological attack. The rails are usually connected to the threshold by so-called rail nails. The threshold as such has a sound and shock-absorbing effect. In addition to the increasing difficulties in obtaining new sleepers Wood is also particularly polluting when it comes to processing wooden sleepers that are no longer usable. These wooden sleepers cannot be burned easily since they burn a large number of extremely polluting exhaust gases.
An der Stelle von Holzschwellen sind auch bereits Schwellen aus Stahl vorgeschlagen worden. Derartige Schwellen weisen jedoch gegenüber Holzschwellen den wesentlichen Nachteil auf, daß sowohl Schall als auch mechanische Stöße ungedämpft an den Unterbau abgegeben werden, so daß einerseits eine höhere Lärmbelästigung gegeben ist und anderseits früher das Schotterbett wieder gestopft werden muß.Steel sleepers have also been proposed in place of wooden sleepers. However, such sleepers have the significant disadvantage compared to wooden sleepers that both sound and mechanical shocks are emitted to the substructure undamped, so that on the one hand there is a higher level of noise pollution and on the other hand the ballast bed has to be stuffed earlier.
Weiters sind auch Betonschwellen mit vorgespannter bzw. nicht vorgespannter Bewehrung bekannt, die zwar aufgrund ihrer höheren Masse und anderem Elastizitätsverhalten bessere Eigenschaften als Stahlschwellen aufweisen, jedoch weisen diese Schwellen noch immer schlechtere Eigenschaften bezüglich Schalldämpfung und Weiterleitung von Stößen auf das Schotterbett als Holzschwellen auf.Furthermore, concrete sleepers with prestressed or non-prestressed reinforcement are also known, which although they have better properties than steel sleepers due to their higher mass and different elasticity behavior, however, these sleepers still have poorer properties with regard to sound absorption and transmission of impacts to the ballast bed than wooden sleepers.
Es ist auch bereits bekannt geworden, in einem Schotterbett eine Folie aus gummielastischem Material vorzusehen, auf die mittel- bzw. unmittelbar Schwellen aufliegen. Eine derartige Folie hat jedoch den Nachteil, daß Gleisstopfarbeiten mit einer gleichzeitigen Zerstörung der Folie einhergehen, so daß diese Eigenschaften nur für eine begrenzte Zeit erreichbar sind.It has also become known to provide a sheet of rubber-elastic material in a ballast bed, on which sleepers lie directly or indirectly. However, such a film has the disadvantage that track tamping work is accompanied by simultaneous destruction of the film, so that these properties can only be achieved for a limited time.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen Gleisober- und -unterbau zu schaffen, der gute schalldämmende Eigenschaften aufweist, wobei gleichzeitig eine Verschiebung der Schwellen am Schotterbett besonders wirksam verhindert wird, und bei dem eine normale Wartung des Schotterbettes, beispielsweise durch Gleisstopfmaschinen, durchgeführt werden kann.The present invention has set itself the task of creating a track superstructure and substructure that has good sound-insulating properties, at the same time a displacement of the sleepers on the ballast bed is particularly effectively prevented, and in which normal maintenance of the ballast bed, for example by track tamping machines, can be carried out.
Der erfindungsgemäße Gleisober- und -unterbau für schienengebundene Fahrzeuge, wobei Schienen mit dem Schienenfuß mittel- bzw. unmittelbar, vorzugsweise über Zwischenplatten, die mit gummielastischem Material, z. B. Polyurethan od. dgl., aufgebaut sind, mit Schwellen lösbar verbunden sind, wobei die, gegebenenfalls mit einer vorgespannten Bewehrung, insbesondere Stahlbewehrung, versehenen Betonschwellen jeweils mit zumindest zwei Schienen verbunden sind und über ein Schotterbett am Untergrund aufliegen, besteht im wesentlichen darin, daß die Betonschwellen an ihren mit dem Schotterbett beaufschlagten Flächen zumindest eine Beschichtung aufweisen, die mit gummielastischen Materialien, z. B. Gummi, Polyurethan od. dgl., aufgebaut ist und zumindest teilweise mit der Oberfläche der Betonschwelle adhäsiv verbunden ist. Durch die weichelastische Beschichtung der Betonschwellen erfolgt die Kraftübertragung zwischen Rad und Schotterbett jedenfalls gedämpft, so daß insbesondere hochfrequente Schwingungen, die zu einer vorzeitigen unerwünschten Setzung des Schotterbettes führen, nur mit geringeren Kraftspitzen weitergegeben werden, so daß die Lebensdauer eines Schotterbettes dadurch erhöht werden kann. Weiters wird durch eine derartige Beschichtung der Verschiebewiderstand der Schwelle am Schotterbett gegenüber einer unbeschichteten Betonschwelle wesentlich erhöht, so daß auch in dieser Beziehung eine höhere Lebensdauer gewährleistet ist. Weiters können die Wartungsarbeiten am Schotterbett mit den üblichen Gleisstopfmaschinen durchgeführt werden, da weder Folien od. dgl. im Schotterbett vorgesehen sind, die bei Stopfarbeiten sofort zerstört werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch Schwingungen im hörbaren Bereich nur gedämpft weitergegeben werden, so daß auch gleichzeitig eine geringere Umweltbelastung durch Schallemission gewährleistet ist.The track superstructure and substructure according to the invention for rail-bound vehicles, rails with the rail foot directly or indirectly, preferably via intermediate plates, which are made of rubber-elastic material, e.g. B. Polyurethane or the like., Are built, releasably connected with sleepers, the concrete sleepers, optionally provided with a prestressed reinforcement, in particular steel reinforcement, are each connected to at least two rails and rest on a ballast bed on the ground, consists essentially of it that the concrete sleepers have at least one coating on their surfaces exposed to the ballast bed, which with rubber-elastic materials, for. B. rubber, polyurethane or the like., Is constructed and is at least partially adhesively bonded to the surface of the concrete sleeper. Due to the soft elastic coating of the concrete sleepers, the power transmission between the wheel and the ballast bed is in any case damped, so that especially high-frequency vibrations, which lead to premature undesired settlement of the ballast bed, are only passed on with lower force peaks, so that the service life of a ballast bed can be increased. Furthermore, such a coating significantly increases the displacement resistance of the sleeper on the ballast bed compared to an uncoated concrete sleeper, so that a longer service life is also guaranteed in this regard. Furthermore, the maintenance work on the ballast bed can be carried out with the usual track tamping machines, since neither foils od. Like. Are provided in the ballast bed, which are destroyed immediately when tamping. Another advantage is that vibrations in the audible range are only passed on in a damped manner, so that a lower environmental impact due to sound emissions is also guaranteed at the same time.
Die bevorzugte Schichtdicke liegt zwischen einem und 5 mm, wobei in diesem Bereich einerseits eine optimale Lebensdauer besonders günstigen Werten der Schalldämmung und hohem Verschiebungswiderstand der Betonschwellen am Schotterbett gegenüberstehen. Ist diese Beschichtung vollflächig vorgesehen, so wird gleichzeitig die Schallemission der Betonschwelle gegenüber der Luft ebenfalls noch erheblich reduziert, wobei bei der Fertigung kein zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich sein muß.The preferred layer thickness is between 1 and 5 mm, in this area, on the one hand, there is an optimum service life of particularly favorable values for sound insulation and high resistance to displacement of the concrete sleepers on the ballast bed. If this coating is provided over the entire surface, then the sound emission of the concrete sleeper with respect to the air is also still considerably reduced, with no additional work being required during production.
Ist eine mehrschichtige Beschichtung vorgesehen, so kann eine besonders gute Optimierung in den Eigenschaften erreicht werden. So kann an der unmittelbar mit dem Schotterbett in Kontakt stehenden Fläche eine Beschichtung mit einer hohen Einreiß- und Weiterreißfestigkeit vorgesehen sein, so daß die anschließenden Schichten bzw. Schicht andere Eigenschaften übernehmen kann. So kann beispielsweise eine Schichte vorgesehen sein, die eine besonders hohe Schalldämmung aufweist und eine weitere Beschichtung vorgesehen sein, die eine besonders hohe innere Dämpfung bei der Weiterleitung von Stößen, die zu einer vorzeitigen Zerrüttung des Schotterbettes führen, aufweist.If a multilayer coating is provided, a particularly good optimization of the properties can be achieved. Thus, a coating with a high resistance to tearing and tear propagation can be provided on the surface which is in direct contact with the ballast bed, so that the subsequent layers or layer can take on other properties. For example, a layer can be provided which has a particularly high sound insulation and a further coating can be provided which has a particularly high internal damping during the transmission of impacts that lead to premature disruption of the ballast bed.
Weist die Beschichtung eine Folie auf, so können auch vorgefertigte Materialien zum Einsatz gelangen, wobei besonders einfach lediglich an den bevorzugten Stellen, z. B. auf der unteren Auflagefläche, derartige Beschichtungen vorgesehen sein können, die damit anisotrope Eigenschaften der Schwelle ermöglichen.If the coating has a film, prefabricated materials can also be used, whereby particularly simply only at the preferred locations, e.g. B. on the lower contact surface, such coatings can be provided, thus enabling anisotropic properties of the threshold.
Für bestimmte Beschichtungen bzw. um eine besonders hohe Haftfestigkeit zu erreichen, kann ein Adhäsivum, insbesondere ein Haftvermittler, zwischen Beschichtung und Betonschwelle vorgesehen sein.For certain coatings or to achieve a particularly high adhesive strength, an adhesive, in particular an adhesion promoter, can be provided between the coating and the concrete sleeper.
Ist die Beschichtung ein durch Sprühen aufgebrachter Belag, so kann eine besonders gute Steuerung der Dicke der Beschichtung erreicht werden, wobei sowohl besonders gleichmäßige Beläge in der Schichtdicke als auch mit kontinuierlichem Übergang erreicht werden können, wodurch die Lebensdauer der Beschichtung wesentlich erhöht werden kann.If the coating is a coating applied by spraying, particularly good control of the thickness of the coating can be achieved, both particularly uniform coatings in the layer thickness and with a continuous transition being able to be achieved, as a result of which the service life of the coating can be significantly increased.
Ist die Beschichtung ein durch Tauchen aufgebrachter Belag, so kann beispielsweise durch ein einmaliges Tauchen eine besonders gleichmäßige Beschichtung mit kontinuierlichen Übergangsbereichen erreicht werden. Weiters besteht die Möglichkeit, daß durch mehrmaliges Tauchen der noch nicht voll abgebundenen Beschichtungen eine besonders intensive Verankerung einzelner Schichten ineinander erreicht wird.If the coating is a coating applied by dipping, a particularly uniform coating with continuous transition areas can be achieved, for example, by dipping once. Furthermore, there is the possibility that by immersing the coatings which have not yet fully set, a particularly intensive anchoring of individual layers in one another is achieved.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, die ein gleichmäßiges Eigenschaftsprofil auch bei tieferen Temperaturen gewährleistet, besteht darin, daß die Beschichtung mit einem hydraulischen Bindemittel, insbesondere Zement, z. B. Portlandzement, einem Kunststoff mit einem Tλmax -Wert, bestimmt nach DIN 53 445, von höchstens - 8° C und gegebenenfalls mit Füllstoffen aufgebaut ist. Derartige Beschichtungen weisen, selbst bei tiefen Temperaturen, noch die erwünschten viskoelastischen Eigenschaften auf, wobei gleichzeitig eine besonders gute Haftung der Beschichtung an den Betonschwellen gegeben ist und auch ein Heilen der Beschichtung bzw. eine Wiederverbindung der Schichte mit der Betonschwelle während des Betriebes ermöglicht ist.A particularly advantageous embodiment, which ensures a uniform property profile even at lower temperatures, is that the coating with a hydraulic binder, especially cement, for. B. Portland cement, a plastic with a T λmax value, determined according to DIN 53 445, of at most - 8 ° C and optionally with fillers is constructed. Such coatings, even at low temperatures, still have the desired viscoelastic properties, at the same time giving the coating particularly good adhesion to the concrete sleepers and also allowing the coating to heal or reconnect the layer to the concrete sleeper during operation.
Weist die Beschichtung Poren, insbesondere geschlossene Poren, auf, so kann einerseits eine zusätzliche Möglichkeit zur Änderung der Federcharakteristik der Beschichtung erreicht werden, wobei insbesondere bei geschlossenen Poren beispielsweise das Schalleitverhalten mitbeeinflußt werden kann.If the coating has pores, in particular closed pores, then on the one hand an additional possibility for changing the spring characteristic of the coating can be achieved, wherein, in particular with closed pores, the sound-conducting behavior can be influenced, for example.
Weist die Beschichtung Füllstoffe, z. B. Steinmehl, auf, so kann eine wesentliche Änderung des spezifischen Gewichtes der Beschichtung erreicht werden, wodurch sowohl Änderungen in der Federcharakteristik, z. B. durch Vorsehen von gummielastischen Füllmitteln, wie beispielsweise Gummischrott od. dgl., oder auch durch Erhöhung der Masse, um dadurch eine Änderung der Schalleiteigenschaften zu erreichen.If the coating has fillers, e.g. B. stone flour, a significant change in the specific weight of the coating can be achieved, whereby both changes in the spring characteristics, for. B. by providing rubber-elastic fillers, such as rubber scrap or the like., Or by increasing the mass, to thereby achieve a change in the sound conducting properties.
Ist die Schwelle zumindest teilweise auch an den nicht vom Schotter beaufschlagten Flächen beschichtet, so kann besonders günstig eine Schallabstrahlung durch die Schwellen vermieden werden, wobei gleichzeitig die Beschichtung bei entsprechenden mechanischen Eigenschaften als schwingungsdämpfende Unterlage unter den Schienenbefestigungen dienen kann.If the threshold is also at least partially coated on the surfaces not impacted by the ballast, sound radiation through the thresholds can be avoided in a particularly advantageous manner, while the coating can also serve as a vibration-damping underlay under the rail fastenings with appropriate mechanical properties.
Ist die Schichtdicke der Beschichtung an den nicht mit Schotter beaufschlagten Flächen größer als an den mit Schotter beaufschlagten Flächen, wobei vorzugsweise der Übergang von einer Schichtdicke auf eine andere Schichtdicke kontinuierlich erfolgt, so ist einerseits eine besonders widerstandsfähige Schichte im Bereich des Schotterbettes gegen Verschiebungen gegeben, die auch eine Schallweiterleitung innerhalb des Schotterbettes wirksam verhindert, wobei weiters die Schallabgabe an die Luft besonders gedämpft ist und durch den kontinuierlichen Übergang keine bevorzugten Kanten zur Schallabgabe vorhanden sind.Is the layer thickness of the coating greater on the areas not exposed to gravel than on the areas with Surfaces exposed to gravel, with the transition from one layer thickness to another layer thickness preferably taking place continuously, on the one hand there is a particularly resistant layer in the area of the ballast bed against displacement, which also effectively prevents sound transmission within the ballast bed, and furthermore the sound emission to the air is particularly damped and due to the continuous transition there are no preferred edges for sound emission.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und Beispiele näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings and examples:
- Fig. 1 eine Betonschwelle in Seitenansicht,1 is a side view of a concrete sleeper,
- Fig. 2 eine Schwelle mit darauf befestigter Schiene (um 90° gedreht) im Schotterbett im Querschnitt und dieFig. 2 is a threshold with a rail attached (rotated 90 °) in the ballast bed in cross section and
- Fig. 3, 4 und 5 weitere Schwellen im Querschnitt.3, 4 and 5 further thresholds in cross section.
Die in Fig. 1 dargestellte Schwelle 1 ist aus einem Beton B 400 aufgebaut und weist eine doppelte vorgespannte Bewehrung 2 und 3 auf. Der Übersicht halber ist keine Beschichtung an der Schwelle dargestellt.The threshold 1 shown in FIG. 1 is constructed from a concrete B 400 and has a double
Die in Fig. 2 dargestelle Schwelle 1 aus Beton weist zwei Kanäle 4 und 5 auf, die jeweils im Kreuz geführt sind und in welchen, nachdem der Beton zumindest teilweise abgehärtet ist, jeweils eine Stahlbewehrung 6, 7 vorgesehen ist, die vorgespannt wird. Durch die Vorspannung der Bewehrung kann, wie bekannt, ein Bauteil im vorliegenden Fall eine Schwelle aus Beton mit Druckspannungen versehen werden, so daß bei Einwirkung von Zugspannungen zuerst die Druckspannungen aufgehoben werden. Eine derartige Vorspannung von Bauteilen ist immer dann erwünscht, wenn große Unterschiede in den Eigenschaften von Zugspannung und Druckspannung vorliegen.The threshold 1 made of concrete shown in FIG. 2 has two
In der Schwelle aus Beton sind weiters Kunststoffdübel 8 vorgesehen, die mit Schienennägel 9 kooperieren. Die Schiene 10 liegt mit ihrem Fuß 11 über eine Zwischenlage 12 aus gummielastischem Material, auf der Winkelführungsplatte 13 auf. Unter der Winkelführungsplatte 13 ist eine Zwischenplatte 14 ebenfalls aus gummielastischem Material vorgesehen. Die Schienen werden über die Schienennägel 9 und die Spannklemmen 15 gegen die Schwelle gehalten. Jede Schwelle weist zumindest zwei Schienen auf, wobei die Schwellen als durchgehende Schwellen ausgebildet sind, die im wesentlichen einen gleichbleibenden Querschnitt über ihre gesamte Länge aufweisen. Zwischen dem Schotterbett 16, das durch einzelne Schotterkörner 17 gebildet ist und der Schwelle 1, befindet sich eine Beschichtung 18 aus gummielastischem Material. Die Schichtdicke beträgt 3,5 mm. Die Beschichtung wurde durch Sprühen appliziert und weist eine Shorehärte A von 73 auf. Die Beschichtung besteht aus einem Polyurethan, die mit einem Polyetherpolyol (Baytec FP PU 0308 der Firma Bayer) und einem modifizierten 4,4/-Diisocyanatodiphenylmethan (Desmodur PU 0309 der Firma Bayer) aufgebaut ist. Zwischen Betonschwelle und Beschichtung ist ein Haftvermittler ebenfalls auf Polyurethanbasis in einem Lösungsmittel gelöst vorgesehen, welcher dünn aufgetragen wird. Nach Verdampfen des Lösungsmittels kann die Beschichtung appliziert werden.In the threshold made of concrete,
Bei der in Fig. 3 dargestellten Schwelle 19 ist eine schlaffe Bewehrung 20 aus Rippenstahl vorgesehen. Die Betonschwelle ist einerseits mit einer vollflächigen Beschichtung 21 mit 2 mm Dicke versehen, die an ihrer Bodenfläche 22 eine weitere Beschichtung 23 auf der Beschichtung 21 aufweist. Die Beschichtung 21 entspricht in ihrer Zusammensetzung und Applizierung der Beschichtung 18 gemäß Fig. 1, wohingegen die Beschichtung 22 chemisch der Beschichtung gemäß Fig. 1 entspricht, jedoch wurde diese weitere Beschichtung durch Rakeln aufgebracht, wodurch die weitere Beschichtung ein um ca. 20 % höheres Raumgewicht (1,1 Mg/m³) aufweist, als die durch Sprühen aufgebrachte Beschichtung. Weiters ist die Weiterreißfestigkeit (gemessen nach DIN 53 515) um ca. 10 % größer als bei der Verarbeitung durch Sprühen (16 kN/m). Dadurch wird einerseits die Haltbarkeit der Beschichtung auf der Bodenfläche wesentlich erhöht, wobei gleichzeitig auch ein höherer Verschiebewiderstand gegeben ist.3, a
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform einer Schwelle im Schnitt ist ebenfalls eine schlaffe Bewehrung 20 vorgesehen, wobei eine Dreifachbeschichtung, u. zw. eine Schicht 18 aus gesprühten Polyurethan mit 2 mm Dicke gemäß Fig. 2 und 3, eine weitere Schicht 24 ebenfalls aus Polyurethan, jedoch aufgebracht durch Tauchen mit 2 mm Dicke und eine äußere Beschichtung 25 aus einer Folie mit 0,5 mm Dicke, die durch Heißverpressen eines Polypropylenvlieses erhalten wurde, die auf die noch feuchte weitere Schichte 24 mechanisch appliziert wurde. Ein derartiger Aufbau für die Beschichtung einer Schwelle ist zwar arbeitsaufwendiger, jedoch kann beispielsweise aufgrund der geringeren Dichte der gesprühten Beschichtung die Schallweiterleitung besser gehemmt werden, wohingegen die getauchte Beschichtung aus Polyurethan eine höhere Masse aufweist und dementsprechend bessere mechanische Dämpfungseigenschaften aufweist und die heißverpreßte Polypropylenvliesfolie aufgrund der Desorientierung der Fasern des Wirrfaservlieses eine besonders hohe Festigkeit aufweist und sowohl den mechanischen Beanspruchungen während des Betriebes, insbesondere durch Seitenkräfte, als auch der mechanischen Beanspruchung bei dem Nachstopfen des Schotterbettes besonders günstig Rechnung getragen werden kann.In the embodiment of a threshold shown in FIG. 4, a
Die in Fig. 5 dargestellte Betonschwelle weist an ihren vom Schotterbett beaufschlagten Flächen eine Beschichtung aus Polyurethan in einer Schichtdicke von 3 mm auf. An den abgeschrägten Flächen 27 ist ein kontinuierlicher Übergang der Beschichtung auf die doppelte Schichtstärke vorgesehen, so daß die Fläche 28 von einer Schichte 26 mit 6 mm versehen ist. Diese Beschichtungen können in sich mehrschichtig aufgebaut sein, wobei insbesondere Beschichtungen aus einem Material, die eine besonders hohe Dämpfung aufweisen, wie beispielsweise Polyurethane, bevorzugt sind. Die Applizierung der Schicht kann auch hier durch Tauchen, Sprühen, Rakeln, Kleben erfolgen. Der Einsatz derartiger Schwellen bei Versuchsstrecken innerhalb eines abgeschlossenen Firmengeländes haben gezeigt, daß die Schallabstrahlung gegenüber der Luft, gegenüber herkömmlichen Betonschwellen, wesentlich eingeschränkt werden kann, so daß auch hier eine besonders hohe Schalldämmung erreicht werden kann.The concrete sleeper shown in FIG. 5 has a coating of polyurethane in a layer thickness of 3 mm on its surfaces acted upon by the ballast bed. A continuous transition of the coating to twice the layer thickness is provided on the
Betonschwellen wurden jeweils mit zwei Schienennägel versehen, die ihrerseits als Handhabe zum Tauchen dienten, wobei die so ausgerüsteten Betonschwellen in eine Suspension mit jeweils 100 Gewichtsteilen Zement und einer wäßrigen Dispersion von Kunststoff und einem Füllmittel, z. B. Steinmehl, getaucht wurden. Als Kunststoffe kamen hiebei ein Styrolbutadienpolymerisat mit 50 Gewichtsteilen und einem Tλmax-Wert gemäß DIN 53 445 von - 70° C bzw. 120 Gewichtsteile Acrylsäurebutylester mit einem Tλmax-Wert von + 18° C bzw. 5 Gewichtsteile eines Acrylbutylesters mit einem Tλmax-Wert von - 46° C bzw. 100 Gewichtsteile eines Acrylbutylesters mit einem Tλmax-Wert von - 46° C zum Einsatz. Derartige Beschichtungen, insbesondere mit einem niedrigen Tλmax-Wert bei dem Kunststoff, zeichnen sich durch eine besonders gute Schalldämmung aus, wobei gleichzeitig auch nach dem Stopfen, wenn beispielsweise die Beschichtung partiell von der Schwelle weggelöst wird, diese Beschichtung wieder mit der Schwelle sich adhäsiv verbindet.Concrete sleepers were each provided with two rail nails, which in turn served as a handle for diving, the concrete sleepers equipped in this way in a suspension with 100 parts by weight of cement and one aqueous dispersion of plastic and a filler, e.g. B. stone flour, were dipped. The plastics used were a styrene-butadiene polymer with 50 parts by weight and a T λmax value according to DIN 53 445 of -70 ° C or 120 parts by weight of butyl acrylate with a T λmax value of + 18 ° C or 5 parts by weight of an acrylic butyl ester with a T λmax -Value of - 46 ° C or 100 parts by weight of an acrylic butyl ester with a T λmax -Value of - 46 ° C. Coatings of this type, in particular with a low T λmax value for the plastic, are distinguished by particularly good sound insulation, and at the same time, even after tamping, if, for example, the coating is partially detached from the threshold, this coating becomes adhesive again with the threshold connects.
Sämtliche erfindungsgemäß ausgebildeten Schwellen weisen einen wesentlich höheren Verschiebewiderstand am Schotterbett auf, als sie Betonschwellen üblicher Bauart entsprechen, so daß insbesondere in den Kurven eine besonders hohe Standfestigkeit gegen Verschiebung gewährleistet ist. Völlig überraschend war, daß erfindungsgemäß ausgebildete Schwellen auch den mechanischen Stopfvorgang mit Stopfmaschinen, selbst nach einem 5-fachen Stopfvorgang, im wesentlichen mit unveränderlichen Einsatzeigenschaften überstehen. Dieses Verhalten war an sich überraschend, jedoch dürfte es darauf zurückzuführen sein, daß die Beschichtung elastisch ausgebildet ist und damit bei dem Stopfvorgang, wenn beispielsweise ein großes Schotterkorn entlang der Seitenfläche der Schwelle in den Untergrund gedrückt wird, die Beschichtung aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften ausweichen kann, so daß lediglich eine geringfügige Verletzung derselben eintritt.All sleepers designed according to the invention have a significantly higher displacement resistance on the ballast bed than they correspond to conventional concrete sleepers, so that a particularly high stability against displacement is guaranteed, particularly in the curves. It was completely surprising that sleepers designed in accordance with the invention also survive the mechanical tamping process with tamping machines, even after a 5-fold tamping process, essentially with unchangeable operational properties. This behavior was surprising in itself, but it should be due to the fact that the coating is elastic and thus during the tamping process, for example when a large gravel grain is pressed into the ground along the side surface of the sleeper, the coating can dodge due to its elastic properties , so that only a minor injury occurs.
Als Füllstoffe kommen nicht nur Steinmehl, sondern auch andere Füllstoffe, wie beispielsweise Gummigranulat und je nach erwünschter Eigenschaftsveränderungen auch Vermiculithe und Perlithe u. dgl., in Frage.The fillers are not only stone powder, but also other fillers, such as rubber granules and, depending on the desired changes in properties, vermiculites and pearlites and the like. Like., in question.
Die Möglichkeit, unterschiedliche Folien, u. zw. nicht nur als äußerste Schicht, sondern auch als mittlere und innerste Schicht zu verwenden, ist vielfältig, wobei auch perforierte, geschäumte, extrudierte Folien je nach erwünschtem Eigenschaftsspektrum, verwendet werden können.The possibility of different foils, u. To use not only as the outermost layer, but also as the middle and innermost layer, is diverse, and perforated, foamed, extruded films can also be used, depending on the desired range of properties.
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