本發明專利技術描述了一種新型鐵路軌枕，其由纖維穩定的石材構成。通過使用夾有多層纖維的石材，并以特定方式將其相互粘結在一起以在石材中產生預應力，這樣可制得一種永久保持高性能的軌枕，制造此等軌枕使用天然材料，例如花崗巖或玄武巖，而花崗巖或玄武巖在地球上幾乎無處不在，且可供開采的數量不受限制，與以往使用的材料相比，具有使用壽命更長和耐候性更好的特點。另外與目前的系統相比，制造這種材料所需的能源也得到大幅減少。因此，中期來看，二氧化碳的排放可得到減少，促進了更有利于環境的材料的使用。另外，在軌枕或其中間空間上安裝太陽能模塊，由這些模塊連接在一起構成一個發電單位，并通過電氣方式與軌道連接。為減輕重量，此等軌枕也可被設計成部分中空。在未發現和開采足夠數量的石材前，也可臨時使用混凝土和纖維制造此等軌枕。如使用混凝土，纖維最好與混凝土相混合。在鋪設過程中，對于質量較輕的中空型軌枕，可從一側向其中填充碎石，可以部分填充，也可以完全填滿。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及鐵路軌枕的開發。鐵路軌枕用于軌道的支撐和鋪設，例如，支撐鐵路軌道及其下面的緊固和錨固部件。
技術介紹
這類軌枕一般放置在碎石道床中，常見的安裝距離為2/3米。早期的軌枕由木材經相對簡單的方法半加工而成，但如今已無爭議的是，木材會受到氣候變化的影響，因此木材不適合大規模使用，人們必須越來越多地使用人造物質，這是軌枕結構實現上面臨的一大挑戰。后來，軌枕設計轉而使用混凝土。混凝土必須使用構造方法施加預應力。例如，必須將帶有螺紋的鋼筋澆注在混凝土中或放置到塑性混凝土中，并在混凝土凝固時使用兩端的螺母加以固定，這樣在固定預張力的作用下，混凝土的拉伸穩定性可得到維持。收緊螺母的扭矩可用于調整預張力。這種設計的缺點是帶有螺紋的鋼筋容易生銹。如使用不銹鋼制造，經過一段時間的使用，容易被撕裂或失去部分預應力。另外混凝土也容易破碎和出現裂紋，而濕氣和霜凍以及混凝土本身隨著時間的推移而產生的變化則會導致其他破壞，嚴重影響使用壽命。對于混凝土軌枕，尺寸設計時已將裂紋和細紋考慮在內，因為預應力混凝土無法避免裂紋和細紋的出現，至少在張力方向上。在載荷測試期間，允許出現細紋。木質軌枕不會出現細紋，但卻會受到天氣變化的影響。
技術實現思路
本專利技術的目的是制造一種軌枕，通過消除混凝土軌枕的裂紋，節省木材的使用，特別是在其生產過程中，相對于鋼枕和混凝土枕，二氧化碳的排放極少。混凝土枕和鋼枕的生產需要大量能源，而遺憾的是今天的人們要生產能源，仍難免要排放大量的二氧化碳。本專利技術的目的也在于創造一個全新的概念，使生產出的軌枕適用于全世界不同的氣候條件，能夠適應極端的高低溫度，并能夠耐受濕氣和天氣的影響，也就是具備耐受水、霜凍和大氣化學成分的影響，而且制造使用的材料在任何方面都不具有危害性，這樣的軌枕具有環境可持續性且經久耐用，在數十年的時間內保持穩定，且幾乎可以使用世界任何地方的當地資源生產。另外其重量、強度、加工性以及表面類型方面的特點也很重要，不僅是因為清潔方面的問題，而且顏色和外觀也決定著一種軌枕的適用性，更不用提這種軌枕可適用于所有的情景，不管是在自然環境中還是在更為封閉的空間中，如車站或甚至是露天月臺。本專利技術提議使用一種三明治材料，以同時解決上述所有方面的問題。其目的是優化可持續性、不變載荷能力和耐受力數值、減震、與軌道連接方面方便的可加工性、部件不出現裂紋且保持長期耐用性以及表面耐久性和綜合更多功能的可能性方面的要求。這些功能可能包括，例如，使用太陽能板向軌道提供電能，熱水通過加溫石以及相關的能源技術解決方案。之前的解決方案主要考慮的只有一個問題，即強度數值。但本專利技術也考慮如何減少鐵路軌枕生產過程中的能源消耗。本專利技術建議使用的方法是為上述軌枕的進一步開發形成一個新的平臺。使用花崗巖制造此等軌枕，需要的能源低于使用混凝土制造同等軌枕。另外，還必須考慮穩定材料制造所需的能源，應使用纖維材料替代鋼材。未來，有條件的情況下，最好使用碳纖維，并結合使用現代樹脂材料作為基質，即基于植物的可再生原材料，而植物吸收了大氣中的二氧化碳。這樣可將有害的二氧化碳永久地從大氣中去除，使其成為施工材料的一部分。本專利技術據此描述了一種由多層天然石材或人工石材，例如混凝土或陶瓷，中間夾上纖維材料和連接基質構成的三明治結構，此等三明治結構由環氧樹脂或其他膠類材料相互連接在一起。大多數情況下，為方便起見，在制造石材、纖維材料和樹脂混合物的過程中即對石板施加預應力，這樣便無需再使用螺桿或鋼桿進行耗時的預應力施加。預應力的施加最好使用不會失去預應力的纖維類型。最適合的是碳纖維和巖石纖維，見EP 1062092所列。原則上，可使用所有可能的天然石材類型。表面最好使用石材層，以抵御環境對軌枕的破壞作用。理想的設計是，軌枕具有三層石材層，由于力學方面的原因，中央一層的設計厚度要明顯大于上下覆蓋層的厚度。以目前的技術水平來看，環氧樹脂是粘合纖維和石材相當理想的選擇，特別是在石材孔隙度適合樹脂滲透的情況下。在這塊板的上面鉆有復合孔，墊板的固定螺栓可通過膨脹管進行螺紋連接，而軌道的支撐板，所謂肋板是常用的支撐板，使得固定軌道的夾件能夠進行螺紋連接。因為制成的石材軌枕受到纖維基質在爐內加工過程中形成的預應力的作用，在硬化后能夠承受動態的壓力和拉力，利用了良好的自阻尼性能，例如花崗巖的自阻尼性能，能夠快速減弱系統中的自然振蕩。花崗石的密度其實還沒有鋁的高，在使用了纖維之后成為一種高科技材料，其抗壓強度可與鋼材媲美，而拉伸穩定性方面的不足則可以薄薄的一層預應力碳纖維加以補充。而且花崗石在地球上大量存在，幾乎每個國家都可開采得到。因為日后可能使用大氣中的二氧化碳來制造碳纖維，所以可開發出的材料不僅在生產過程中需要的能源較少，還可能在木材之前固定大氣中的碳。氣候方面的研究已將碳確定為地球氣候變化的一個重要原因。因為花崗石和其他石材雖然吸水但卻具有防霜凍的能力，因此在極度低溫環境下仍能保持穩定。在耐久性方面，真的很難找到比花崗巖或玄武巖更好的材料了。如果一開始無法找到足夠的花崗巖，暫時也可使用預應力纖維加強的混凝土板，纖維也可以與混凝土相混合。另外，使用太陽能板，這種軌枕還可用于發電。生產的電能可通過軌道直接與電網相連。要進行發電，可將太陽能板直接或通過支架安裝到石材的表面。一般而言，目前市售的薄膜模塊與之前的技術相比更具成本效益，可在局部涂以膠水直接安裝到石材表面，也可利用軌枕之間的空間，使用適當的支架安裝。軌道本身可充當電線，而當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有平坦或彎曲陶器橫梁的裝置，其特征在于，所述陶器橫梁位于所述裝置的上部或底部或兩側和/或中心部位，由纖維加以穩定，以防止其損壞，或由一層或多層作為蓋板層加以保護，由纖維作為夾層，整個復合裝置設計用于作為鐵路軌道的軌枕。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高利亞·庫瑟，馬賽厄斯·姆勒，厄梅爾·布凱克，
申請(專利權)人：高利亞·庫瑟，馬賽厄斯·姆勒，厄梅爾·布凱克，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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