用於有砟道床的道砟墊及軌道結構的製作方法
2024-04-15 00:55:05
1.本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種用於有砟道床的道砟墊及軌道結構。
背景技術：
2.隨著城市軌道交通的快速發展，列車運行引起的環境振動噪聲也愈發受到重視。
3.道砟墊憑藉優異的減振效果廣泛應用於重載鐵路、剛度過高的隧道橋梁等特殊地段以及城市內減振需求區。為了保證道砟墊彈性，道砟墊通常由橡膠、聚氨酯等彈性材料製成。由橡膠和聚氨酯材料製成的道砟墊，已經在很多地段出現老化現象，嚴重的影響了減振效果，而一旦道砟墊減振性能失效，後期的更換工程十分繁瑣。
技術實現要素：
4.本發明第一方面提供一種有砟道床的道砟墊，用以解決現有技術中道砟墊耐老化性能、可壓縮性、耐候性、防火性以及施工便利性不足的缺陷，提升道砟墊的使用壽命以及施工便利性。
5.本發明第二方面提供一種軌道結構。本發明第三方面提供一種有砟道床的道砟墊的製備方法。本發明提供一種有砟道床的道砟墊，包括：基礎層、接觸層和減振層，所述基礎層適於抵接至軌道基礎，所述接觸層適於抵接至道床，所述減振層位於所述接觸層和所述基礎層之間；
6.其中，所述基礎層、所述接觸層和所述減振層均由巖棉壓實成型，所述基礎層、所述接觸層和所述減振層之間的壓實密度的比例為：1.2：1：1.2。
7.根據本發明提供的一種有砟道床的道砟墊，所述基礎層由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤混合而成，所述輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
8.根據本發明提供的一種有砟道床的道砟墊，所述接觸層由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤混合而成，所述輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
9.根據本發明提供的一種有砟道床的道砟墊，所述減振層由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤混合而成，所述輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
10.本發明第二方面提供一種軌道結構，包括：
11.軌道基礎；
12.道床，由道砟鋪設形成，所述道床上設有鋼軌；
13.以及上述的用於有砟道床的道砟墊，所述道砟墊位於所述軌道基礎和所述道床之間，並對應所述鋼軌的位置設置。
14.本發明第三方面提供一種有砟道床的道砟墊的製備方法，包括如下步驟：
15.將輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤按照比例混合，採用高溫熔融，並通過離心機拉絲以得到束狀巖棉纖維；
16.將上述巖棉纖維通過織機進行分層經緯構造後壓實，使壓實密度大於120kg/m3，
厚度為5～10mm，以形成硬化防刺穿的基礎層；
17.在上述基礎層上繼續通過分層經緯構造後利用壓機壓實巖棉纖維，使壓實密度大於120kg/m3，厚度為25mm，以形成減振層；
18.在上述減振層上繼續通過分層經緯構造後利用壓機壓實巖棉纖維，使壓實密度大於120kg/m3，厚度為5～10mm，以形成接觸層。
19.根據本發明提供的一種用於有砟道床的道砟墊的製備方法，所述輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤在超過3000攝氏度的溫度下熔融。
20.根據本發明提供的一種用於有砟道床的道砟墊的製備方法，所述束狀巖棉纖維的單條纖維長度大於60cm，直徑小於0.1mm。
21.根據本發明提供的一種用於有砟道床的道砟墊的製備方法，所述道砟墊的靜承載力大於100kn/m2，靜模量(20-100kn/m荷載下)為0.02n/m3±
10％。
22.根據本發明提供的一種用於有砟道床的道砟墊的製備方法，所述道砟墊的動靜比(3hz)小於1.1；動靜比(30hz)小於1.5。
23.本發明提供的用於有砟道床的道砟墊，通過採用上中下三層結構，將道砟墊的基礎層、接觸層和減振層採用巖棉材料並且以1.2：1：1.2的壓實密度比例壓製成型製成，能夠保證道砟墊在使用過程中不被破壞，延長使用壽命。並且道砟墊採用無機材料製成，不含任何添加劑，具有優秀的耐老化性、耐候性和耐火性。巖棉纖維材料的體積可以壓縮，變形不需要額外的空間，不需要在道砟墊上進行溝槽設計，避免了在使用過程中道砟墊溝槽混入汙垢後道砟墊的減振性能失效，能夠在鐵路環境中長期有效使用。
附圖說明
24.為了更清楚地說明本發明或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
25.圖1是本發明提供的用於有砟道床的道砟墊結構示意圖；
26.圖2是本發明提供的包括用於有砟道床的道砟墊的軌道結構示意圖；
27.附圖標記：
28.1、接觸層；2、減振層；3、基礎層；4、軌枕；5：道床；
29.6、道砟墊；7、軌道基礎
具體實施方式
30.為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
31.在本技術實施例的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領
域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本技術實施例中的具體含義。
32.在本技術實施例中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
33.在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本技術實施例的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
34.下面結合圖1至圖2，對本發明的實施例進行描述。應當理解的是，以下描述僅是本發明的示意性實施方式，並未對本發明構成任何限定。
35.如圖1至圖2所示，作為本發明的一種實施例，本發明的第一方面提供一種有砟道床的道砟墊6，該道砟墊6設置在道床5和軌道路基基礎之間。道砟墊6包括基礎層3、接觸層1和減振層2，採用上中下三層結構。基礎層3的下表面直接與軌道基礎7接觸，並且適於抵接至軌道基礎7，接觸層1的上表面直接與道床5接觸，並且適於抵接於道床5，減振層2位於基礎層3和接觸層1之間的位置。
36.其中，基礎層3、接觸層1和減振層2的均由巖棉材料壓實成型，保證了三層結構之間的完整性和連接性。由於巖棉材料具有優秀的耐老化性、體積壓縮性、耐候性和耐火性，因此用巖棉材料製成的道砟墊6也具有上述特性。
37.另外，由於接觸層1直接與道床5接觸，基礎層3直接與軌道基礎7接觸，為了保證接觸層1不被碎石刺穿以及使基礎層3與鋪設軌道基礎7的堅硬程度一致，減少道砟墊6與外界接觸表面的破壞，因此，基礎層3、接觸層1和減振層2之間的壓實密度比例為1.2：1：1.2。
38.可以理解的是，本發明為了用以解決現有技術中道砟墊6耐老化性能、可壓縮性、耐候性、防火性以及施工便利性不足的缺陷，提供本發明實施例的道砟墊6。通過將道砟墊6的基礎層3、接觸層1和減振層2採用巖棉材料並且以1.2：1：1.2的壓實密度比例壓製成型，能夠保證道砟墊6在使用過程中不被破壞，延長使用壽命。並且道砟墊6採用無機材料製成，不含任何添加劑，具有優秀的耐老化性、耐候性和耐火性。巖棉纖維材料的體積可以壓縮，變形不需要額外的空間，不需要在道砟墊6上進行溝槽設計，避免了在使用過程中道砟墊6溝槽混入汙垢後道砟墊6的減振性能失效，能夠在鐵路環境中長期有效使用。
39.如圖1所示，作為本發明的一種實施例，基礎層3由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤混合而成，輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
40.如圖1所示，作為本發明的一種實施例，接觸層1由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤混合而成，輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
41.如圖1所示，作為本發明的一種實施例，減振層2由輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型
煤混合而成，輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤之間的比例為2：1：3：5。
42.本發明提供的道砟墊6，採用上中下三層結構，將道砟墊6分為基礎層3、接觸層1和減振層2。道砟墊6的基礎層3、接觸層1和減振層2都採用天然礦石高溫熔融成的巖棉材料，並在基礎層3、接觸層1和減振層2的接觸面加入適量粘結劑，以1.2：1：1.2的壓實密度比例壓制一體成型製成，保證了三層結構之間的完整性和連接性。本發明的道砟墊6由於採用巖棉材料製成，自身不含任何添加劑，耐老化，耐腐蝕性能優越。
43.巖棉材料的體積可以壓縮，變形不需要額外的空間，不需要在道砟墊6上額外進行溝槽設計，避免了在使用過程中，溝槽混入汙垢後道砟墊6減振性能失效。巖棉材料的耐候性好，能夠耐水、耐高溫、耐低溫、耐臭氧、耐凍融、耐酸、耐鹼、耐紫外線、耐生物腐蝕等，能夠在鐵路不同的環境中長期有效使用。巖棉纖維材料本身無煙且不可燃，在運輸儲藏也不需特殊防護，能夠滿足軌道交通中防火的要求。本發明提供的道砟墊6不用再設計溝槽，不需要對普通路基做特殊處理，整個施工簡單方便。
44.如圖2所示，本發明第二方面提供一種軌道結構，包括軌道基礎7、道床5、以及上述的用於有砟道床的道砟墊6。
45.其中，軌道基礎7可以為混凝土基礎、石質基礎或鋼材基礎。道床5由道砟鋪設而成，在道床5上設有鋼軌和軌枕2。道砟墊6位於軌道基礎7和道床5之間，並對應鋼軌的位置，可以達到調整軌道整體剛度的目的。
46.當列車通過時，荷載依次由鋼軌、軌枕2、道床5、道砟墊6、軌道基礎7進行傳遞。由於道砟墊6為軌道提供了彈性支撐，因此在荷載由道砟墊6傳遞至基礎的過程中減少了振動能量，達到減振的效果。
47.由於軌道結構包括上述的道砟墊6，因此具備上述的所有優勢。
48.本發明第三方面提供一種用於有砟道床的道砟墊6的製備方法，包括如下步驟：
49.一、原材料準備：先將輝綠巖、焦炭、石灰巖和回收型煤按配方準確稱量，投入粉碎機粉碎，然後按照配方2：1：3：5的比例混合。
50.二、熔化：將步驟一得到的原料在3000攝氏度以上的高溫下熔融，形成熔融狀態的可塑高溫流體。
51.三、拉絲：將步驟二得到的流體通過離心機拉絲得到束狀巖棉纖維；
52.四、壓製成型：
53.1).將步驟三得到的巖棉纖維通過織機分層經緯構造後壓實，使壓實密度大於大於120kg/m3，厚度為5～10mm，以形成硬化防刺穿的基礎層3；
54.2).在上述基礎層3上繼續通過分層經緯構造後利用壓機壓實巖棉纖維，使壓實密度大於120kg/m3，厚度為25mm，以形成減振層2；
55.3).在上述減振層2上繼續通過分層經緯構造後利用壓機壓實巖棉纖維，使壓實密度大於120kg/m3，厚度為5～10mm，以形成接觸層1。
56.在本實施例中，通過步驟二得到的束狀巖棉纖維的單條纖維長度大於60cm，直徑小於0.1mm。
57.在本實施例中，通過上述用於有砟道床的道砟墊6的製備方法得到的道砟墊6靜承載力大於100kn/m2，在20-100kn/m荷載下靜模量為0.02n/m3±
10％。在振動頻率為3hz時的動靜比小於1.1；在振動頻率為30hz時的動靜比小於1.5。
58.在本實施例中，通過上述用於有砟道床的道砟墊6的製備方法得到的道砟墊6在經過1000萬次疲勞試驗後，動靜剛度變化率小於10％，在經過凍融實驗後，動靜剛度變化率小於10％；
59.通過本製備方法製備的用於有砟道床的道砟墊6具有上述所有優勢。
60.需要說明的是，本發明各個實施例中的技術方案可以相互結合，但是相互結合的基礎是以本領域普通技術人員能夠實現為準；當技術方案的結合出現相互矛盾或者無法實現時，應當認為這種技術方案的結合不存在，即也不屬於本發明的保護範圍。
61.最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。