[发明专利]一种新型竹纤维增强的预应力混凝土轨枕及性能增强方法

说明书

本发明属于轨道交通混凝土制品技术领域，公开了一种新型竹纤维增强的预应力混凝土轨枕及性能增强方法，通过在混凝土中加入竹纤维，增加轨枕的抗弯抗拉性能。竹纤维均匀掺合在混凝土中；竹纤维混凝土填充于预应力钢筋骨架间；竹纤维长度2cm‑4cm；直径0.2‑0.4mm。本发明克服普通预应力混凝土轨枕由于抗拉强度弱易产生裂纹的问题。在满足铁路轨枕要求的前提下，优化轨枕的性能，增强轨枕的抗弯抗拉强度、延性；抑制混凝土轨枕早期裂纹的产生及在外力作用下裂纹的扩展；增强轨枕的弹性，提高抗冲击性能，起减振降噪的作用；有助于环境保护。

技术领域

本发明属于轨道交通混凝土制品技术领域，尤其涉及一种新型竹纤维增强的预应力混凝土轨枕及性能增强方法。

背景技术

目前，业内最接近的现有技术：轨枕是轨道结构的重要组成部分，主要用于承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，有效的保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。因此，轨枕必须具有必要的坚固性、弹性和耐久性，且便于固定钢轨，具有抵抗纵向和横向位移的能力。

传统轨枕的木枕、混凝土枕及钢枕在工作性能及可持续发展方面各有不足之处。木枕具有寿命短、易磨损、易受生物侵蚀、所用防腐剂危害环境及人体健康等不足。混凝土枕的缺点主要是刚度大、脆性大、重量大、回收困难。钢枕则由于不绝缘、行车噪音大、刚度大、易锈蚀等原因而使用有限。此外，传统轨枕生产也对环境造成巨大冲击，如木枕生产导致大量树木砍伐、水泥及钢铁产业向大气排放大量二氧化碳。

有鉴于木枕、混凝土枕和钢枕的诸多缺陷，近年来复合轨枕成为一种新型轨枕结构，主要通过使用可再生塑料、废旧轮胎或者聚氨酯进行生产，具有弹性好，环保绿色等优点。但是同普通混凝土轨枕比有以下缺点：材料密度低，造成道床纵横向阻力偏低；生产、安装成本高；抵抗温度、环境受力能力差；扣件安装螺栓抗拔力不足，在列车循环荷载作用下容易导致扣件松动，影响列车运营安全。

以上四种轨枕中，我国仍以预应力混凝土轨枕为主，在长期的运营过程中，由于混凝土抗拉能力弱，在长期列车荷载作用下开裂，随着裂纹的发展混凝土轨枕结构遭到破坏，影响线路安全性和旅客舒适性。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的普通预应力混凝土轨枕在使用过程中，由于混凝土抗拉能力弱易开裂，裂纹的不断扩展将造成混凝土轨枕的结构破坏，严重影响线路安全性和旅客舒适性。同时，轨枕的破坏增加了维修的工作量和成本，造成巨大的损失。除此之外，普通预应力混凝土轨枕刚度大，使得道砟与轨枕接触的过程中容易劣化。

解决上述技术问题的难度：

如何改变普通预应力混凝土轨枕的材料，使其达到增强抗弯抗拉性能、延性；抑制混凝土轨枕早期裂纹的产生及在外力作用下裂纹的扩展；增加轨枕弹性，减少振动噪声，提高抗冲击性能的作用及效果。

解决上述技术问题的意义：

本发明竹纤维增强的预应力混凝土轨枕，其抗弯抗裂性能、弹性、断裂延伸率有着显著优势。竹纤维对混凝土轨枕抗拉强度的提高起着举足轻重的作用，抑制荷载作用下轨枕裂纹的产生与发展。同时，竹纤维混凝土轨枕中的竹纤维原材丰富，生长速度快，市场供给大于需求；竹纤维的横向与纵向都具有较高的强度，可以避免薄弱环节的出现，韧性好；竹纤维生态环保，质感极好。为解决前述问题提供了一种新思路。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型竹纤维增强的预应力混凝土轨枕及增强方法。

本发明是这样实现的，一种新型竹纤维混凝土轨枕的性能增强方法，包括：