Бетонна шпала і спосіб її виготовлення

 

Винахід відноситься до бетонної шпале з нанесеною на неї знизу структурою з неорієнтованим розташуванням волокон і способу виготовлення подібної бетонної шпали.

У відомих композитних системах з структур текстильних волокон і бетону, таких як, наприклад, підошви шпал з попередньо напруженого бетону або ж бетону, відомі рішення, в яких волокна з'єднуються з бетонними конструкціями з силовим замиканням.

Згідно ЕР-У-1298252, наприклад, еластичні пластикові шари фіксуються на нижній стороні шпал за допомогою шару волокон з неорієнтованим розташуванням таким чином, що текстильний шар волокон з неорієнтованим розташуванням як приклеєний або приварений в пластиковий шар або пластиковий шар, так і з'єднується з бетоном за рахунок включення волокон в цементний розчин або окремо наноситься композитного матеріалу, наприклад клею. В якості шарів волокон з неорієнтованим розташуванням для з'єднання між названими в якості прикладу шпалами і пружною підошвою шпали використовуються, наприклад, геотекстильні або ж неткані матеріали.

Безліч відомих нетканих матеріалів також інші з'єднувальні середовища, наприклад геотекстило здійснюють функціональність з'єднання нанесень.

Пластикові сплетення з жорсткими структурами волокон можуть, наприклад, не так інтенсивно зміщувати мінеральні структури в свіжому бетоні, що всі сполучні структури повністю включаються у бетон. Між сполучної середовищем і бетоном виникають дефекти, які, наприклад, погіршують задані еластичні характеристики, при надходженні води призводять до ефектів всмоктування і порушують структурний стан бетону.

Завданням винаходу є розробка бетонної шпали з розташованої з нижньої сторони пластикової підошвою, яка може бути виготовлена, а її пластикова підошва надійно механічно з'єднана з бетонним тілом бетонної шпали, а також способу виготовлення такої бетонної шпали.

Для вирішення цієї задачі винахід пропонує бетонну шпалу з розташованої з нижньої сторони пластикової підошвою, яка забезпечена: бетонним тілом, яке має нижню сторону, і пластикової плитою, яка розташована на нижній стороні бетонного тіла, при цьому одношарова чи багатошарова пластикова плита з'єднана з бетонним шаром за допомогою шару волокон з неорієнтованим розташуванням, який має волокна, які з'єднані з пластикової плитою та/або утоплон з неорієнтованим розташуванням має волокна діаметром 15 мкм - 50 мкм з щільністю 20-200 волокон на квадратний міліметр і

що приблизно від 20% до 60% волокон виконані з утопленими в бетонне тіло вільними кінцями, і втоплені ділянки інших волокон виконані у вигляді петель, при цьому приблизно від 10% до 60% утоплених у бетон вільних кінців волокон вигнуті щодо нижньої сторони бетонного тіла на величину від 30° до 90°.

Згідно винаходу волокна мають по суті кругле або эллипсоидное поперечний переріз, при цьому співвідношення сторін еліпса становить не більше ніж 1:2.

Згідно ще одному кращого варіанту винаходу волокна є хімічно сродними використаним для бетонного тіла при його виготовленні компонентів.

Було встановлено, що відомі неткані матеріали і подібні нетканим матеріали з волокон з неорієнтованим розташуванням, такі як, наприклад, фетр (виготовлений за допомогою иглопрокаливания, апретування, проходження волокон і форм волокон), лише умовно підходять для того, щоб самостійно схоплюватися свіжим бетоном за рахунок виникає у процесі твердіння бетону підсосу гідратації таким чином, що забезпечується нанесення згідно вимогам.

У разі изобретического з'єднання між двома цими елементами використовується має спеціальні волокна шар волокон з неорієнтованим розташуванням, завдяки чому кінці волокон в результаті підсосу гідратації бетону при його затвердінні потрапляють в капілярні та/або гелеві пори бетону і в затверділому стані бетону утримуються в ньому. При цьому шар волокон з неорієнтованим розташуванням з його зверненої від нижньої сторони бетонної шпали сторони може бути з'єднаний з одношаровою або багатошаровою пластикової плитою, а саме або до, або після з'єднання шару волокон з неорієнтованим розташуванням з бетонним тілом.

Крім того, винахід пропонує бетонну шпалу, яка виготовлена згідно з зазначеним вище способом і, переважним чином, має в якості підошви з нижньої сторони міцно з'єднану механічним способом з волокнистим шаром пластикову плиту.

Виходячи із знання, що свіжий бетон при визначених умовах рецептури обробки створює підсмоктування гідратації, згідно винаходу шар волокон з неорієнтованим розташуванням і бетон узгоджені один з одним таким чином, що підсмоктування гідратації всмоктує з'єднують волокнисті структури в свіжий бетон.

Для технічного використання цього підсосу гідратації наступні бетоно-технологічні, цементо-хімічні, текстильно-тих�го рішення.

Гідратація як реакція води і цементу викликає утворення цементного каменю. Деякі з основних складових частин цементу, які виникають при згорянні вихідних речовин і клінкерної фазі зазнають подальшу модифікацію, викликають різні реакції між водою замішування і саме цими складовими частинами цементу.

Насамперед, трикальциевий алюмінат і трикальциевий силікат викликають високу швидкість реакції і затвердіння цементного каменю. Частка сульфату кальцію (гіпс) впливає або ж уповільнює дію трикальциевого алюмінату. Згідно винаходу при перевірці на придатність рецептури бетону шляхом вибору сорту цементу спосіб слід модифікувати або ж оптимізувати.

Свіжий бетон з-за високої частки трикальциевого алюмінату і його взаємодії з властивостями інших складових частин клінкеру (по суті з трикальциевим силікатом, дикальциевим силікатом і тетракальциевим феритом алюмінату), ще не знаходиться в стадії схоплювання і твердіння свіжого бетону, набуває властивість утворення дрібних гідратів силікату кальцію у формі волокон і плівок і малих кристалів гідроксиду кальцію.

Крім того, при реакції алюмінатів з сульфатом кальц>p>Реакція трикальциевого алюмінату з сульфатами кальцію пов'язана із збільшенням обсягу, яке ще не затверділому бетоні не має наслідків, оскільки не відбувається спінення еттрінгіта.

Однак збільшення обсягу викликає в образующемся цементному гелі і що містяться в ньому капілярних і гелевих порах так званий підсмоктування гідратації.

Цей підсмоктування гідратації, наскільки відомо, не використовується ні в одній з відомих бетонних технологій в якості технологічної переваги. Використання подібних ефектів відомо виключно при нанесенні коштів додаткової обробки при будівництві доріг з бетонним покриттям.

Згідно винаходу для цілеспрямованого включення волокон в поверхню свіжого бетону технічно і економічно використовується бетонно-технологічний підсмоктування гідратації.

Гелеві пори з часткою, переважним чином, приблизно у 25% гелевого обсягу і радіусом пор від 10-7мм до 10-5мм підходять для всмоктування волокон покладеного на свіжий бетон матеріалу, якщо ці волокна мають конклюдентную структуру і властивості щодо капілярних і гелевих пор. Капілярні і гелеві пори мають, загалом, циліндричну форму і звужують�ції волокна повинні бути конклюдентними в тому відношенні, що згідно винаходу вони можуть проникати в циліндричну, так і у звужену частину часу. Капілярні пори радіусом пір, насамперед, від 10-5мм до 10-1мм доповнюють гелеві пори в розмірі пір практично без надає технічно невигідне вплив переходу.

У разі використаних на прикладі підошви шпали геотекстильних матеріалів використовується структура волокон з неорієнтованим розташуванням з ПЕ або ж ПЕТ з діаметрами волокон, насамперед, від 20 мкм до 40 мкм. Цей діаметр волокон і використана щільність волокон доцільним чином від 40 до 130 ниток/мм2забезпечує необхідну для всмоктування волокон сумісність підсосу гідратації, капілярних і гелевих пор, діаметра волокон і щільності волокон.

В якості додаткових умов для ефективності самостійної вбирання волокон з заданою товщиною і щільністю за рахунок підсосу гідратації можна визначити вільну довжину волокон, геометричну форму волокон і форму їх поперечного перерізу, а також їх напрямок і хімічну спорідненість до води замішування і цементного гелю. Це стосується, наприклад, таких геотекстильних матеріалів або інших структур з неорієнтованим рас�войствами або/та за рахунок розбризкування мають несумісне з геометрією пір гідратації, наприклад прямокутне, поперечний переріз.

Потім, наявні для включення в бетон волокна повинні мати вільні кінці в указаній частці, переважним чином, від 20% до 50%. Тільки обмежена частка, переважним чином, менше 50% волокон повинна бути виконана у формі петлі. Вільні кінці волокон не повинні проходити виключно по прямій; частка, наприклад, від 10% до 60% повинна бути зігнута таким чином, що кут вигину становить не менше 30°, але не більше 90°.

Поперечний переріз волокон має бути округлим аж до еліптичного, при цьому співвідношення сторін еліпса повинна бути не більше 1:2.

Самі волокна слід звільнити від залишків виготовлення волокон або трикотажних матеріалів, які можуть погіршити хімічну спорідненість до цементного клею, гелю або воді замішування. В якості матеріалів для волокон можуть використовуватися відомі пластикові волокнисті матеріали (наприклад термопласти, такі як ПЕ і ПЕТ), метали (металеві волокна) або також поновлювані або ж рослинні сировинні матеріали.

Нижче на підставі креслення, який показує поперечний переріз бетонної шпали з механічно закріпленої знизу допомогою шару волокон з неориентировобно.

На кресленні в якості прикладу показана бетонна шпала 10 з армованим, слабо армованим або неармированним бетонним (суцільним) тілом 12, яке на його нижній стороні має частково втоплений в неї шар 16 волокон з неорієнтованим розташуванням, який за рахунок склеювання або приварювання або іншим чином механічно з'єднаний з одношаровою або багатошаровою пластикової плитою 18. Наявність показаного на кресленні для більш наочного подання відстані між нижньою стороною 14 бетонного тіла 12 і пластиковою плитою 18 є необов'язковим.

У разі званих підошвою шпали, розташованих з нижньої сторони еластичних покриттів шпал з бетону або попередньо напруженого бетону матеріали еластичного покриття вплавляються шари волокон з неорієнтованим розташуванням з заданими властивостями волокон.

Ці шари волокон з неорієнтованим розташуванням мають після з одного боку приблизно половинного включення в еластичні матеріали не включену, виступаючу з еластичних матеріалів частку волокон для приєднання до бетонних шпал.

Ця вільна частка волокон складається з кінців волокон і петель волокон. Петлі волокон при прикладанні до свіжого бетпрочности з'єднання.

З цієї базової міцністю можна досягти міцності на відрив між бетоном і еластичним покриттям приблизно від 0,3 Н/мм2до 0,5 Н/мм2. Ці значення знаходяться у граничному діапазоні технічних вимог експлуатують шляху підприємств та їх склепінь правил.

Технічне використання підсосу гідратації для включення з силовим замиканням вільних кінців волокон у свіжий бетон забезпечує міцність на відрив більше 1,5 Н/мм2і, тим самим, дозволяє забезпечувати виконання високих вимог щодо якості шляхів і оптимальну надмірність системи.

При діаметрі волокон від прим. 25 мкм до прим. 40 мкм і щільності волокон від 40 до 130 волокон на кожний мм2і використання цементів з низьким вмістом сульфатів кальцію вільні кінці волокон всмоктуються в утворюється эттрингит за рахунок підсосу гідратації. Знаходиться в оточенні виникає за рахунок цієї матриці з волокон і цементного клею, має атмосферний тиск повітря лише умовно виступає в якості реципієнта. Є ще одна технічна взаємозв'язок з енергією гідратації. За рахунок цього також існує можливість в умовах зниженого тиску повітря (наприклад, вакуум-бетон) наносити пов�пали в якості випадку застосування бетонної конструктивного елемента. Само собою зрозуміло, що винахід тим самим не обмежується бетонними шпалами, а застосовується скрізь, де бетонне тіло бетонного конструктивного елемента необхідно механічно поєднати з пластикової плитою.

1. Бетонна шпала з розташованої з нижньої сторони пластикової підошвою, с:
- бетонним тілом (12), яке має нижню сторону (14), і
- пластикової плитою (18), яка розташована на нижній стороні (14) бетонного тіла (12),
при цьому одношарова чи багатошарова пластикова плита (18) з'єднана з бетонним тілом (12) за допомогою шару (16) волокон з неорієнтованим розташуванням, який має волокна, які з'єднані з пластикової плитою (18) та/або втоплені в бетонне тіло (12),
відрізняється тим, що
- шар (16) волокон з неорієнтованим розташуванням має волокна з діаметром від 15 мкм до 50 мкм і щільністю від 20 до 200 волокон на кожен квадратний міліметр, і
- приблизно від 20% до 60% волокон виконані з утопленими в бетонне тіло (12) вільними кінцями, а втоплені ділянки інших волокон виконані у вигляді петель,
при цьому приблизно від 10% до 60% утоплених в бетонне тіло (12) вільних кінців вигнуті щодо нижньої сторони (14) бетонного тіла (12) на величину від 30° до 90°.

3. Бетонна шпала за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що волокна є хімічно сродними використаним для бетонного тіла (12) при його виготовленні компонентів.

4. Спосіб виготовлення бетонної шпали (10) з приєднаним до неї з нижньої сторони мають волокна шаром (16) волокон з неорієнтованим розташуванням, відрізняється тим, що кінці волокон в результаті підсосу гідратації бетону при його твердінні потрапляють в капілярні та/або гелеві пори бетону і у отвержденном стані бетону утримуються в ньому.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що шар (16) волокон з неорієнтованим розташуванням на його зверненої від нижньої сторони (14) бетонної шпали (10) стороні з'єднують з одношаровою або багатошаровою пластикової плитою (18), а саме або до, або після з'єднання шару (16) волокон з неорієнтованим розташуванням з бетонної шпалой (10).

6. Бетонна шпала з приєднаним за п. 4 шаром (16) волокон з неорієнтованим розташуванням.

7. Бетонна шпала за п. 6 з з'єднаної з п. 5 з шаром (16) волокон з неорієнтованим розташуванням пластикової плитою (18).



 

Схожі патенти:

Композиція та спосіб для виробництва залізничних шпал

Винахід відноситься до нових композицій для залізничних шпал і способів їх виробництва. Спосіб виготовлення шпали, що включає першу частину, виготовлену з першої композиції, та другу частину, виготовлену з другої композиції, причому перша композиція включає 15-75 мас.% першого асфальтового компонента і 85-25 мас.% першого полімерного компонента, і друга композиція включає 20-85 мас.% другого асфальтового компонента і 80-15 мас.% другого полімерного компонента, і кожен з полімерних компонентів включає суміш придатною для переробки пластмаси та волокнистого армуючого матеріалу, що включає стадії: (i) окреме приготування та змішування вибраних кількостей асфальту і пластмаси для отримання першої і другої суміші; (ii) окреме плавлення і переробка зазначеної першої і другої суміші в процесорах, здатні нагрівати і подавати зазначені суміші окремо у вигляді складної асфальтно-пластмасовою композиції на насосні пристрої, пов'язані з соекструзионні фільєри; (а) перекачування першої композиції в першу секцію форми для утворення внутрішньої частини залізничної шпали і одночасне введення другої композиції у зовнішню частину форми для освіти внешненутренней частини залізничної шпали і одночасне введення першої композиції у зовнішню частину форми для утворення зовнішньої частини залізничної шпали. Отримана залізнична шпала володіє довговічністю, стійкістю до погодних умов і комах. 2 н. і 12 з.п. ф-ли, 1 іл.

Шпала залізобетонна

Винахід відноситься до верхньої будови залізничної колії, зокрема до залізобетонних шпалах, використовуваних переважно в безстиковій колії. Цельнобрусковая шпала залізобетонна попередньо напружена містить зубці на виступах в підрейкових зонах, при цьому зубці розташовані симетрично відносно поперечної осі ложа шпали. Досягається підвищення фіксації шпали в баластної призми. 5 іл.

Шпала

Шпала // 2499860
Винахід відноситься до верхньої будови залізничної колії. Шпала містить на своїй підошві зубці, які сформовані з матеріалу шпали в поглибленнях прес-форми шляхом їх затвердіння. Зубці виконані таким чином, що в поперечному перерізі мають довільну форму з еквівалентним діаметром від 5 до 100 мм, і розташовані один від одного з зазором від 0 до 150 мм, і мають висоту від 10 до 150 мм. Досягається зниження технологічних операцій при виготовленні шпали і зниження її вартості. 5 іл.

Шпала

Шпала // 2422575
Винахід відноситься до конструкції підрейкових підстав і може бути використане для виготовлення шпал, в основному залізобетонних, застосовуваних у верхньому будову залізничної колії, переважно безстикової

Шпала

Шпала // 2413047
Винахід відноситься до конструкцій верхньої будови рейкових шляхів на магістральних залізничних лініях, у тому числі високошвидкісних, на мостах, у тунелях, метрополітенах, трамвайних коліях і на під'їзних залізничних коліях промислових підприємств

Полімерна шпала

Винахід відноситься до конструкцій верхньої будови рейкових шляхів і може знайти застосування на магістральних залізничних лініях, у тому числі високошвидкісних, у тунелях, метрополітенах, трамвайних коліях і на під'їзних залізничних коліях промислових підприємств

Деревобетонная шпала

Винахід відноситься до деревообробної промисловості і може бути використане в стаціонарних залізничних коліях

Рейковий шлях

Винахід відноситься до влаштування верхньої будови колії

Будівельний елемент

Винахід відноситься до області дорожнього будівництва, а саме до подрельсовим підстав, наприклад шпалах
Up!