SCHWELLENSOHLEN FÜR TROCKENEN BETON

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Besohlung für einen Betonkörper, insbesondere für eine Bahnschwelle, die bewehrt, schlaff-bewehrt oder auch nicht-bewehrt ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Körper um einen Spannbetonkörper.

[0002] Bei bekannten Verbundsystemen zwischen textilen Faserstrukturen und Beton, wie zum Beispiel bei der Besohlung von Bahnschwellen aus Spannbeton bzw. Beton sind technische Lösungen bekannt, bei denen Fasern mit den Betonkonstruktionen kraftschlüssig verbunden werden (siehe EP-B-1 298 252 und EP-B-2 545 219 oder WO-A-2011/110669).

[0003] Bei einigen bekannten Systemen werden zum Beispiel elastische Kunststoffschichten mittels einer Wirrfaserschicht an der Unterseite von Bahnschwellen fixiert, indem die textile Wirrfaserschicht sowohl in oder auf der Kunststoffschicht verklebt oder verschweißt ist als auch im Beton durch Einbindung der Fasern in den Zementmörtel oder einen separat aufgetragenen Verbundstoff, z.B. Kleber, verbunden (eingebettet) ist.

[0004] Als Wirrfaserschichten zur Verbindung zwischen den als Beispiel benannten Bahnschwellen und einer elastischen Schwellenbesohlung werden z.B. Vliese verwendet.

[0005] Die Mehrzahl bekannter Vliese und auch anderer Verbindungsmedien wie z.B. Geogitter verfügen bei Beton mit einem geringen Wasser-Zement-Faktor nur über eingeschränkte Eigenschaften zur kraftschlüssigen, die Funktionalität eines Verbundes uneingeschränkt gewährleistenden Applikation. Es können nämlich zwischen dem Verbindungsmedium (z.B. Vlies) und Beton Fehlstellen auftreten, die zum Beispiel das gewünschte, definierte Elastizitätsverhalten beeinträchtigen und die bei Wasserzutritt zu Pumpeffekten führen sowie die bahnseitig geforderten Abreißfestigkeiten nicht vollflächig gewährleisten.

[0006] Bekannte Vliese und vliesähnliche Wirrfasermaterialien (Verbindungsmedien) erlauben bei der vibrationsunterstützten Applikation auf relativ trockenem Frischbeton der Schwellen nur ein eingeschränktes Eindringen der Zement-Wasser-Suspension in das Verbindungsmedium.

[0007] Aus WO-A-2011/033122 ist eine wasserdichte Membran bekannt. In DE-A-32 20 768 ist ein Verfahren zum Herstellen von mit einer strukturierten Dekorschicht versehenen Formteilen aus Faservliesen beschrieben. Aus DD-A-262 795 ist ein Verfahren zur Herstellung von Matten für Reinigungszwecke bekannt.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Besohlung für einen Betonkörper, insbesondere für eine Bahnschwelle zu schaffen, die sich mit größerer Zuverlässigkeit auch dann mit dem Betonkörper verbindet, wenn dieser aus einem relativ trockenen Frischbeton hergestellt wird.

[0009] Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Besohlung für einen Betonkörper, insbesondere für eine Bahnschwelle vorgeschlagen, wobei die Besohlung versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Der Erfindung liegt die Kenntnis zu Grunde, dass die (z.B. Wirr-)Faserschicht örtlich verfestigt sein sollte, um an diesen verfestigten Stellen auch in relativ trockenen Frischbeton "eingerüttelt" werden zu können. Dabei ist nicht zwingend erforderlich, dass die Bereiche um die verfestigten Wirrfaserschichtstellen vertieft sind. Vorzugsweise aber werden diese verfestigten Bereiche längs der Flanken von insbesondere nutartigen Vertiefungen ausgebildet.

[0011] Unter "Verfestigung" wird im Rahmen dieser Erfindung ein Verbinden der aneinanderliegenden Fasern verstanden. Diese Verbindung kann thermisch induziert sein, indem die aneinanderliegenden Faserschlaufen und Faserenden der Wirrfaserschicht bereichsweise erhitzt werden, anschmelzen und sich beim Abkühlen verbinden. Eine Verfestigung kann aber ebenso gut durch beispielsweise örtlichen Kleberauftrag erfolgen, der dann durch die Wirrfaserschicht hindurch nach unten verläuft und die erfassten Fasern durch Verbindung untereinander verfestigt.

[0012] Vorzugsweise wird aber die Verfestigung durch thermische Behandlung realisiert. Dies hat neben der eigentlichen Verfestigung auch den Vorteil, dass die Wirrfaserschicht in den thermisch behandelten Bereichen schmilzt und auf diese Weise Vertiefungen entstehen. Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, über die Wirrfaserschicht mit Hilfe eines beheizten Gegenstands, beispielsweise mit Hilfe eines Lötkolbens, zu fahren, wobei nutartige Vertiefungen entstehend, deren Böden in Höhe der Oberseite der unter der Wirrfaserschicht befindlichen Kunststoffschicht liegen. Alternativ kann auch mit Heißluft gearbeitet werden, um die Fasern zu "verschmelzen".

[0013] Der Vorteil der örtlichen Verfestigung der Wirrfaserschicht ist es nun, dass die Wirrfaserschicht in diesen verfestigten Bereichen einfacher und zuverlässiger in relativ trockenen Frischbeton eindringen kann und zwar insbesondere durch "Rütteln". Die außerhalb von Vertiefungen bzw. anderweitig zwischen verfestigten Wirrfaserschichtbereichen liegenden Zonen der Wirrfaserschicht, innerhalb derer diese ihr Wirrfaserverhalten, also ihre Nachgiebigkeit beibehält, werden nun sozusagen mit in den relativ trockenen Frischbeton "hineingezogen". Diesbezüglich ist es von Vorteil, wenn der Abstand benachbarter verfestigter Bereiche im Bereich einiger weniger Zentimeter, beispielsweise im Bereich von einem bis zehn Zentimetern, einem bis fünf Zentimetern und insbesondere einem bis drei Zentimeter liegen. Somit sind die Bereiche zwischen verfestigten Stellen der Wirrfaserschicht vorzugsweise ein bis zehn Zentimeter, ein bis fünf Zentimeter oder ein bis drei Zentimeter breit.

[0014] In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Böden der Vertiefungen in Höhe der Oberseite der Kunststoffschicht liegen.

[0015] Ferner ist es zweckmäßig, dass die Wirrfaserschicht einen die Wirrfaserschicht begrenzenden, umlaufenden Randbereich aufweist, der thermisch verfestigt ist.

[0016] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verfestigung thermisch oder durch Applikation eines Klebers erfolgt.

[0017] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1

eine Besohlung für einen Betonkörper und

Fig. 2

die an einem Betonkörper angebundene Besohlung nach Fig. 1

[0018] In Fig. 1 ist eine Sohle 10 für die Besohlung eines Betonkörpers 12 (siehe Fig. 2), bei dem es sich um eine Bahnschwelle handeln kann, gezeigt.

[0019] Aus der Erkenntnis, dass die Eigenfeuchtigkeit des Frischbetons unter definierbaren Rezepturbedingungen die Faserschicht 14 der Sohle 10 nicht ausreichend durchdringt, wird die Faserschicht 14 durch geometrisch definierte Vertiefungen 16 (Prägungen) und Strukturveränderungen in Form von Verfestigungen, d.h. durch Versteifungen der Fasern 18 derart modifiziert, dass für jede technisch mögliche Betonkonsistenz ein anforderungsgerechter Verbund verfügbar ist (siehe Fig. 1).

[0020] Die flächig auf die elastische Kunststoffschicht 20 (z.B. als Elastomerplatte ausgebildet) der Sohle 10 applizierte Faserschicht 14 wird erfindungsgemäß durch geometrisch definierte Vertiefungen 16 (Prägungen) derart strukturiert, dass auf den verbleibenden erhabenen Faserschichtbereichen 19 und/oder an deren an die Vertiefungen 16 angrenzenden Rändern 22 bei Applikation des Betons eine höhere Steifigkeit der Faserschicht (höhere Flächenpressung) gegeben ist. Damit sind die Ränder 22 der verbleibenden Faserschichtbereiche 19 verfestigt, so dass über diese bei vibrationsunterstützter Applikation der Sohle des Frischbetons ein punktuell erhöhter Feuchtigkeitsbereich in der Betonoberfläche entsteht, und zwar auch bei vergleichsweise trockenem Frischbeton, und damit bisher nicht verfügbare Verbindungspotentiale zwischen den Medien "Beton" und "Faserschicht" erschlossen werden. Auch die Böden 24 der Vertiefungen 16 können auf diese Weise verfestigt sein.

[0021] Bei den als Schwellenbesohlung bezeichneten unterseitigen elastischen Beschichtungen von Bahnschwellen aus Beton bzw. Spannbeton wird das elastische Material der Kunststoffschicht 20 mit die Faserschicht 14 bildenden oder aufweisenden Fasermatten mit vorgebbaren Fasereigenschaften eingeschmolzen bzw. verschmolzen oder aufgeklebt.

[0022] Diese Faserschicht 14 verfügt nach einseitiger Anbindung (z.B. etwa hälftiger Einbindung) an das elastische Material der Kunststoffschicht 20 über einen nicht eingebundenen und damit von der Kunststoffschicht 20 aufragenden Faseranteil zur Anbindung an, d.h. Einbettung in die Betonschwelle (in der Zeichnung nicht dargestellt).

[0023] Bei 26 ist ein verfestigter Bereich der Faserschicht 14 gezeigt, der z.B. durch Auftrag von Kleber 28 und damit durch eine stoffschlüssige Verbindung benachbarter Fasern der Faserschicht 14 gebildet ist.

[0024] Der freie Faseranteil besteht aus Faserenden und Faserschlingen 30. Diese werden beim Auflegen auf den Frischbeton zum Herstellen einer in der Schalung befindlichen Betonschwelle vom Zementleim umschlossen und führen zu einer Grundfestigkeit der Anbindung.

[0025] Diese Grundfestigkeit ermöglicht bei optimalen Betonkonsistenzen Abreißfestigkeiten zwischen dem Beton und der elastischen Materialsohle von etwa 0,3 N/mm² bis 0,5 N/mm². Diese Werte liegen im Normbereich der technischen Anforderungen von Bahnbetreibern und deren Regelwerken, können aber bei extrem trockenem Beton nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit gewährleistet werden.

[0026] Bei einer erfindungsgemäßen Strukturierung der Faserschicht 14 wird diese innerhalb ihres nicht in die elastische Kunststoffschicht 20 eingebundenen Faseranteils, also innerhalb ihrer auf der Kunststoffschicht 20 aufliegenden Schichtdicke (überstehende Faserbeschichtung) beispielhafterweise im Abstand von ca. 1 cm durch thermische Prägung entfernt, so dass die Vertiefungen 16 entstehen; die Ränder 22 der Faserschicht 14 werden hierbei beispielhafterweise thermisch verfestigt. Die Geometrie der hierbei entstehenden räumlichen Struktur aus verbleibenden Fasern, Bereiche ohne Fasern und der verfestigten Bereiche richtet sich nach der Betonzusammensetzung, dessen Konsistenz und dem verfahrensspezifisch unterschiedlichen Vibrationseintrag bei der Applikation auf Frischbetonflächen.

[0027] Die Verfestigung von Faserbereichen erfolgt vorzugsweise durch thermische Behandlung der Fasern, wodurch benachbarte Fasern bereichsweise miteinander "verschweißt" werden. Die lokal erzeugten Verfestigungen der Faserschicht erlauben es, dass sich die Faserschicht in den Frischbeton einarbeitet, wenn die Sohle 10 in den Frischbeton des Betonkörpers 12 hineingedrückt (gegebenenfalls vibrationsunterstützt) wird (Fig. 2).

[0028] Versuche und Probeanwendungen haben gezeigt, dass Abreißfestigkeiten erreicht werden, deren Maximalwerte etwa das Doppelte herkömmlicher Messergebnisse betrugen und die als Minimalwerte solche von etwa 50 % über den bekannten Normwerten gewährleisteten.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0029] 

10

Sohle

12

Betonkörper

14

Faserschicht

16

Vertiefungen

18

Fasern

19

Faserschichtbereiche

20

Kunststoffschicht

22

Ränder

24

Böden

26

verfestigte Bereiche

28

Kleber

30

Faserschlingen

Ansprüche

1. Besohlung für einen Betonkörper, insbesondere für eine Bahnschwelle, mit

- einer eine Oberseite aufweisenden elastischen Kunststoffschicht (20) und

- einer auf der Oberseite der elastischen Kunststoffschicht (20) angeordneten sowie mit der elastischen Kunststoffschicht (20) verbundenen, Fasern aufweisenden Faserschicht (14),

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Faserschicht (14) auf ihrer der Kunststoffschicht (20) abgewandten Oberseite Vertiefungen (16) aufweist, die einen in einer Höhe zwischen der Oberseite der Faserschicht (14) und der Oberseite der Kunststoffschicht (20) liegenden Boden (24) und von diesem aufragende Flanken aufweisen,

- dass die Faserschicht (14) in ihren die Flanken der Vertiefungen (16) bildenden Randbereichen

- und/oder in ihren an die Flanken der Vertiefungen (16) angrenzenden Randbereichen (22)

- und/oder an den Böden (24) der Vertiefungen (16) verfestigt ist und/oder

- dass die Faserschicht (14) verfestigte Bereiche (26) aufweist, die sich von der Kunststoffschicht (20) bis zur Oberseite der Faserschicht (14) erstrecken.

2. Besohlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Böden (24) der Vertiefungen (16) in Höhe der Oberseite der Kunststoffschicht (20) liegen.

3. Besohlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (14) einen die Faserschicht (14) begrenzenden, umlaufenden Randbereich aufweist, der verfestigt ist.

4. Besohlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung von Bereichen (26) der Faserschicht (14) thermisch oder durch Applikation eines Klebers (28) erfolgt.

5. Besohlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (16) nutartig sind.

6. Besohlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht (14) eine Wirrfaserschicht ist.

7. Verwendung einer Besohlung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei einem Betonkörper (12), wobei in den Frischbeton, der ggf. relativ trocken ist, die Sohle (10) mit der Oberseite ihrer Faserschicht zum Frischbeton weisend eingebracht, eingedrückt, eingerüttelt o.dgl. eingebettet wird.

Claims

1. Footing for a concrete body, in particular for a railway sleeper, comprising

- an elastic plastic layer (20) comprising an upper side, and

- a fiber layer (14) comprising fibers which is arranged on the upper side of the elastic plastic layer (20) and connected to the elastic plastic layer (20),

characterized in that

- the fiber layer (14) comprises on its upper side facing away from the plastic layer (20) depressions (16) having a bottom (24) located at a level between the upper side of the fiber layer (14) and the upper side of the plastic layer (20) and having flanks protruding from said bottom,

- the fiber layer (14) is consolidated at its edge areas forming the flanks of the depressions (16),

- and/or in its edge areas (22) adjoining the flanks of the depressions (16),

- and/or at the bottoms (24) of the depressions (16), and/or

- the fiber layer (14) has consolidated areas (26) extending from the plastic layer (20) to the upper side of the fiber layer (14).

2. Footing according to claim 1, characterized in that the bottoms (24) of the depressions (16) are at the level of the upper side of the plastic layer (20).

3. Footing according to claim 1, characterized in that the fiber layer (14) comprises a circumferential edge area delimiting the fiber layer (14) and being consolidated.

4. Footing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the consolidation of areas (26) of the fiber layer (14) is performed thermally or by applying an adhesive (28).

5. Footing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the depressions (16) are groove-like.

6. Footing according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fiber layer (14) is a randomly oriented fiber layer.

7. Usage of a footing according to one of claims 1 to 6 in a concrete body (12), wherein in the fresh concrete, which may be relatively dry, the footing (10) is introduced, impressed, vibrated or the like embedded with the upper side of its fiber layer facing to the fresh concrete.

Revendications

1. Semelage pour un corps de béton, en particulier pour une traverse de voie, doté

- d'une couche plastique élastique (20) comportant une face supérieure et

- d'une couche de fibre (14) comportant des fibres, disposée sur la face supérieure de la couche plastique élastique (20) et liée à la couche plastique élastique (20),

caractérisé

- en ce que la couche de fibre (14) comporte des dépressions (16) sur sa face supérieure se détournant de la couche plastique (20), lesquelles comportent un fond (24) se trouvant à une hauteur entre la face supérieure de la couche de fibre (14) et la face supérieure de la couche plastique (20) et des flancs dépassant de celui-ci,

- en ce que la couche de fibre (14) est fixée dans ses zones de bord formant les flancs des dépressions (16)

o et/ou dans ses zones de bord (22) adjacentes aux flancs des dépressions (16)

o et/ou aux fonds (24) des dépressions (16) et/ou

- en ce que la couche de fibre (14) comporte des zones fixées (26) s'étendant de la couche plastique (20) jusqu'à la face supérieure de la couche de fibre (14).

2. Semelage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fonds (24) des dépressions (16) se trouvent à la hauteur de la face supérieure de la couche plastique (20) .

3. Semelage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de fibre (14) comporte une zone de bord périphérique fixée délimitant la couche de fibre (14).

4. Semelage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fixation de zones (26) de la couche de fibre (14) est effectuée de manière thermique ou par application d'un adhésif (28).

5. Semelage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dépressions (16) sont de type rainure.

6. Semelage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de fibre (14) est une couche de fibre entremêlée.

7. Utilisation d'un semelage selon l'une des revendications 1 à 6 pour un corps de béton (12), dans laquelle la semelle (10) est introduite, enfoncée, introduite par vibration ou incorporée dans le béton frais, lequel est le cas échéant relativement sec, avec la face supérieure de sa couche de fibre orientée vers le béton frais.

Zeichnung