Подошвы шпал для сухого бетона

Группа изобретений относится к области верхнего строения железнодорожного пути, в частности к подошвам бетонных шпал, а также к бетонным шпалам с такой подошвой. Подошва содержит упругий пластмассовый слой и волокнистый слой. Волокнистый слой выполнен с углублениями на стороне, обращенной от пластмассового слоя. Дно углублений расположено между верхом пластмассового слоя и верхом волокнистого слоя. Волокнистый слой содержит упрочненные области, направленные от пластмассового слоя до верха волокнистого слоя. Подошву вдавливают в свежий бетон верхней стороной волокнистого слоя. Бетонный элемент виброуплотняют. Повышается надежность соединения бетонного элемента и подошвы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение касается подошвы для бетонного элемента, в частности для железнодорожной шпалы, которая является армированной, ненапряженно армированной или же неармированной. В частности, этот элемент представляет собой элемент из предварительно напряженного бетона.

У известных соединительных систем между текстильными волокнистыми структурами и бетоном, таких как, например, подошвы железнодорожных шпал из предварительно напряженного бетона или, соответственно, бетона известны технические решения, при которых волокна соединяются с бетонными конструкциями с силовым замыканием (см. EP-B-1 290 252 и EP-B-2 545 219 или WO-A-2011/110669).

У некоторых известных систем, например, упругие пластмассовые слои фиксируются на нижней стороне железнодорожных шпал посредством слоя из спутанных волокон, при этом текстильный слой из спутанных волокон как приклеен или приварен внутри или на пластмассовом слое, так и соединен (заделан) в бетон посредством включения волокон в цементный раствор или отдельно нанесенного соединительного материала, например, клея.

В качестве слоев из спутанных волокон для соединения между названными в качестве примера железнодорожными шпалами и упругой подошвой шпалы применяются, например, нетканые материалы.

Множество известных нетканых материалов, а также других соединительных сред, таких как, например, георешетки, в случае бетона, имеющего низкий водоцементный фактор, обладают лишь ограниченными свойствами для нанесения с силовым замыканием, неограниченно обеспечивающего функциональность соединения. А именно, между соединительной средой (например, нетканым материалом) и бетоном могут возникать места дефектов, которые, например, ухудшают желательные, определенные упругие характеристики и которые при доступе воды приводят к эффектам насоса, а также не обеспечивают по всей поверхности требуемые железной дорогой прочности на отрыв.

Известные нетканые материалы и подобные нетканым материалам материалы из спутанных волокон (соединительные среды) при вибрационном нанесении на относительно сухой свежий бетон шпал допускают только ограниченное проникновение цементно-водной суспензии в соединительную среду.

Из WO-A-2011/033122 известна водонепроницаемая мембрана. В DE-A-32 20 768 описан способ изготовления снабженных структурированным декоративным слоем фасонных деталей из волокнистых нетканых материалов. Из DD-A-262 795 известен способ изготовления полотен для целей уборки.

Задачей изобретения является создать подошву для бетонного элемента, в частности для железнодорожной шпалы, которая соединяется с бетонным элементом с большей надежностью даже тогда, когда он изготавливается из относительно сухого свежего бетона.

Для решения этой задачи изобретением предусматривается подошва для бетонного элемента, в частности для железнодорожной шпалы, которая снабжена

- имеющим верхнюю сторону упругим пластмассовым слоем и

- расположенным на верхней стороне упругого пластмассового слоя, а также соединенным с упругим пластмассовым слоем из спутанных волокон;

- при этом слой из спутанных волокон на своей обращенной от пластмассового слоя верхней стороне имеет, в частности, пазовые углубления, которые имеют лежащее между верхней стороной слоя из спутанных волокон и верхней стороной пластмассового слоя дно и выдающиеся из него вверх боковины;

- при этом слой из спутанных волокон, в частности термически, упрочнен в его примыкающих к боковинам краевых областях.

В основе изобретения лежит тот известный факт, что волокнистый (например, из спутанных волокон) слой должен быть локально упрочнен, чтобы в этих упрочненных местах его можно было «вводить посредством вибрации» также в относительно сухой свежий бетон. При этом не обязательно требуется, чтобы области вокруг упрочненных мест слоя из спутанных волокон были углублены. Но предпочтительно эти упрочненные области выполняются вдоль боковин, в частности пазовых, углублений.

Под «упрочнением» в рамках этого изобретения понимается соединение прилегающих друг к другу волокон. Это соединение может быть индуцировано термически, когда прилегающие друг к другу петли волокон и концы волокон слоя из спутанных волокон в отдельных областях нагреваются, оплавляются и при охлаждении соединяются друг с другом. Но упрочнение может с тем же успехом осуществляться, например, путем локального нанесения клея, которое тогда проходит сквозь слой из спутанных волокон вниз и упрочняет захваченные волокна, соединяя их между собой.

Но предпочтительно упрочнение реализуется путем термической обработки. Наряду с собственным упрочнением, это имеет также то преимущество, что слой из спутанных волокон плавится в термически обработанных областях, и таким образом возникают углубления. Особенно целесообразным оказалось водить по слою из спутанных волокон нагреваемым предметом, например, паяльником, при этом возникают пазовые углубления, донья которых лежат на высоте верхней стороны находящегося под слоем из спутанных волокон пластмассового слоя. Альтернативно можно также работать с горячим воздухом, чтобы «расплавлять» волокна.

Итак, преимуществом локального упрочнения слоя из спутанных волокон является, что слой из спутанных волокон в этих упрочненных областях проще и надежнее может проникать в относительно сухой свежий бетон, и причем, в частности, посредством «вибрации». Лежащие вне углублений или, соответственно, в других местах между упрочненными областями слоя из спутанных волокон зоны слоя из спутанных волокон, в которых этот слой сохраняет свои характеристики спутанных волокон, то есть свою податливость, теперь, так сказать, тоже «втягиваются» в относительно сухой свежий бетон. В этой связи предпочтительно, когда расстояние между соседними упрочненными областями лежит в пределах нескольких сантиметров, например, в пределах от одного до десяти сантиметров, одного до пяти сантиметров и, в частности, одного до трех сантиметров. При этом области между упрочненными местами слоя из спутанных волокон предпочтительно имеют ширину от одного до десяти сантиметров, одного до пяти сантиметров или одного до трех сантиметров.

В другом целесообразном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, чтобы донья углублений лежали на высоте верхней стороны пластмассового слоя.

Далее, целесообразно чтобы слой из спутанных волокон имел ограничивающую слой из спутанных волокон, окружную краевую область, которая термически упрочнена.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, чтобы упрочнение осуществлялось термически или путем нанесения клея.

На чертежах изображен один из примеров осуществления. При этом показано:

фиг.1: подошва для бетонного элемента и

фиг.2: присоединенная к бетонному элементу подошва в соответствии с фиг.1.

На фиг.1 показана подошва 10 для подошвы бетонного элемента 12 (см. фиг.2), который может представлять собой железнодорожную шпалу.

Исходя из обнаруженного факта, что собственная влага свежего бетона при определяемых рецептурных условиях недостаточно проникает сквозь волокнистый слой 14 подошвы 10, волокнистый слой 14 модифицируется посредством геометрически определенных углублений 16 (выдавливаний) и структурных изменений в виде упрочняющих элементов, т.е. посредством элементов жесткости волокон 18 таким образом, что для каждой технически возможной консистенции бетона может быть получено удовлетворяющее требованиям соединение (см. фиг.1).

Нанесенный по поверхности на упругий пластмассовый слой 20 (например, выполненный в виде эластомерной плиты) подошвы 10 волокнистый слой 14 в соответствии с изобретением структурируется посредством геометрически определенных углублений 16 (выдавливаний) таким образом, что на оставшихся возвышенных областях 19 волокнистого слоя и/или на их примыкающих к углублениям 16 краях 22 при нанесении бетона имеет место более высокая жесткость волокнистого слоя (более высокое удельное давление на поверхность). При этом края 22 оставшихся областей 19 волокнистого слоя упрочнены, так что на них при вибрационном нанесении подошвы свежего бетона возникает область точечно повышенной влажности в поверхности бетона, и причем также в случае сравнительно сухого свежего бетона, и поэтому открываются не доступные до сих пор возможности соединения между средами «бетон» и «волокнистый слой». Донья 24 углублений 16 могут быть также упрочнены таким образом.

У называемых подошвами шпал нижних упругих покрытий железнодорожных шпал из бетона или, соответственно, предварительно напряженного бетона упругий материал пластмассового слоя 20 вплавляется или, соответственно, сплавляется или наклеивается на образующие или имеющие волокнистый слой 14 волокнистые маты, имеющие задаваемые свойства волокон.

Этот волокнистый слой 14 после одностороннего присоединения (например, включения примерно наполовину) к упругому материалу пластмассового слоя 20 располагает не включенной и поэтому выдающейся из пластмассового слоя 20 вверх долей волокон для присоединения, т.е. заделки в бетонную шпалу (на чертеже не изображено).

Ссылочным обозначением 26 показана упрочненная область волокнистого слоя 14, которая образована, например, путем нанесения клея 28 и вместе с тем за счет соединения посредством материала соседних волокон волокнистого слоя 14.

Указанная свободная доля волокон состоит из концов волокон и петель 30 волокон. При накладывании на свежий бетон для изготовления находящейся в опалубке бетонной шпалы они охватываются цементным вяжущим и обеспечивают базовую прочность присоединения.

Эта основная прочность при оптимальных консистенциях бетона позволяет получить прочности на отрыв между бетоном и подошвой из упругого материала примерно 0,3 Н/мм² - 0,5 Н/мм². Эти значения лежат в нормальных пределах технических требований эксплуатационников железных дорог, но в случае экстремально сухого бетона не могут обеспечиваться с требуемой надежностью.

При предлагаемом изобретением структурировании волокнистого слоя 14 этот слой путем термического выдавливания удаляется в объеме его доли волокон, не включенной в упругий пластмассовый слой 20, то есть в объеме его толщины слоя, лежащей на пластмассовом слое 20 (выступающее волокнистое покрытие), например, на расстоянии прибл. 1 см, так что возникают углубления 16; при этом края 22 волокнистого слоя 14, например, термически упрочняются. Геометрия возникающей при этом пространственной структуры из оставшихся волокон, областей без волокон и упрочненных областей ориентируется на состав бетона, его консистенцию и различный, в зависимости от специфики способа, ввод посредством вибрации при нанесении на поверхности свежего бетона.

Упрочнение волокнистых областей осуществляется предпочтительно путем термической обработки волокон, вследствие чего соседние волокна, например, «свариваются» друг с другом. Локально созданные элементы упрочнения волокнистого слоя позволяют волокнистому слою заделываться в свежий бетон, когда подошва 10 вдавливается в свежий бетон бетонного элемента 12 (при необходимости посредством вибрации) (фиг.2).

Опыты и испытания показали, что достигаются прочности на отрыв, максимальные значения которых были примерно вдвое больше традиционных результатов измерений, и которые в качестве минимальных значений обеспечивали значения примерно на 50% выше известных нормальных значений.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 Подошва

12 Бетонный элемент

14 Волокнистый слой

16 Углубления

18 Волокна

19 Области волокнистого слоя

20 Пластмассовый слой

22 Края

24 Донья

26 Упрочненные области

28 Клей

30 Петли волокон.

1. Подошва для бетонного элемента, в частности для железнодорожной шпалы, включающая в себя

- имеющий верхнюю сторону упругий пластмассовый слой (20) и

- расположенный на верхней стороне упругого пластмассового слоя (20), а также соединенный с упругим пластмассовым слоем (20) имеющий волокна волокнистый слой (14),

- при этом волокнистый слой (14) на своей обращенной от пластмассового слоя (20) верхней стороне имеет углубления (16), которые имеют лежащее на высоте между верхней стороной волокнистого слоя (14) и верхней стороной пластмассового слоя (20) дно (24) и выдающиеся из него вверх боковины, при этом волокнистый слой (14) упрочнен в своих образующих боковины углублений (16) и/или в своих примыкающих к боковинам углублений (16) краевых областях (22), и/или на доньях (24) углублений (16), и/или при этом волокнистый слой (14) имеет упрочненные области (26), которые распространяются от пластмассового слоя (20) до верхней стороны волокнистого слоя (14).

2. Подошва по п. 1, отличающаяся тем, что донья (24) углублений (16) лежат на высоте верхней стороны пластмассового слоя (20).

3. Подошва по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистый слой (14) имеет ограничивающую волокнистый слой (14) окружную краевую область, которая упрочнена.

4. Подошва по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что упрочнение областей (26) волокнистого слоя (14) осуществлено термически или путем нанесения клея (28).

5. Подошва по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что углубления (16) являются пазовыми.

6. Подошва по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что волокнистый слой (14) является слоем из спутанных волокон.

7. Применение подошвы по одному из пп. 1-6 у бетонного элемента (12), при этом в свежий бетон, который при необходимости является относительно сухим, подошва (10) верхней стороной своего волокнистого слоя вводится, вдавливается, виброуплотняется или подобным образом заделывается в свежий бетон.