双块式混凝土轨枕

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2024-03-12 16:50:54

权利要求书： 1.一种双块式混凝土轨枕，包括钢筋结构的桁架，及设置桁架上方一端的、且与桁架固定的、用于火车行驶的第一混凝土轨枕，及设置桁架上方另一端的、且与桁架固定的、与第一混凝土轨枕平行设置的第二混凝土轨枕；其特征在于：所述桁架包括下弦钢筋，及设置在下弦钢筋上方的、且与下弦钢筋平行的上弦钢筋，及设置在下弦钢筋和上弦钢筋之间的、且下端与下弦钢筋固定的、上端与上弦钢筋固定的、用于连接固定下弦钢筋和上弦钢筋的箍筋，所述下弦钢筋设置有两条，且相互平行设置，所述第一混凝土轨枕包括自下往上向内侧倾斜的混凝土本体，及设置在混凝土本体上端的、且与混凝土本体凝结成型的预埋铁座，所述预埋铁座设置有两个，且相互平行设置；所述双块式混凝土轨枕的制备工艺，包括以下步骤：

1）轨枕钢筋结构模具的具体制备步骤如下：A、选用CRB550钢材，采用全自动流水线作业加工，严格根据钢筋制作设备说明和产品图纸要求进行制作轨枕钢筋结构之一的桁架，同时钢筋的直径、上弦和下弦的间距、上弦和下弦的平行度、弯曲钢筋与弦的焊接情况、钢筋桁架截断处的位置、对称、长度在制作后进行全检，脱焊的予以补焊，并进行复检，合格后方能使用；

B、轨枕钢筋结构之一的箍筋采用CRB550钢材，利用数控弯箍机按图纸尺寸一次成型，人工点焊，形成箍筋产品设计图纸要求；

C、按照产品图规定的正确使用钢筋的方法对箍筋、桁架钢筋、定距夹子进行安装：箍筋在装入模型前安装好定距夹子，桁架入模后定距夹子的另一端固定在桁架上，桁架在模型中通过模型中的定位卡固定好，并在进行混凝土浇注前，检验钢筋是否完整、正确，不合格者返回上一工序，制得轨枕钢筋结构模具；

2）轨枕钢筋结构的具体制备步骤如下：A、预备混凝土的原材料42.5级硅酸盐水泥、ZYY早强矿物掺合料、细砂、碎石子、水和助磨剂HM1002，并通过称量的方式调整各个配方的重量，决定42.5级硅酸盐水泥为48.2%、ZYY早强矿物掺合料为1.8%、细砂为27.5%、碎石子为46%、水为6.1%和助磨剂HM1002为0.4%，备用；

B、控制混凝土净搅时间为120s，混凝土工作度JC值应控制在1.237-1.400，将具体步骤A预备的硅酸盐水泥加入强制式混凝土搅拌机内，并添加ZYY早强矿物掺合料，在ZYY早强矿物掺合料与硅酸盐水泥进行第一次搅拌加工，制得第一混合物，然后加入细砂和碎石子，在细砂和碎石子与第一混合物混合均匀，进行第二次搅拌，制得第二混合物，最后加入搅拌用净水和助磨剂HM1002，在第二混合物在与搅拌用净水和助磨剂HM1002混合和制成混凝土，并在搅拌完成后控制混凝土入模前灌注温度为5-30℃，超出此温度时采取相应的措施，备用；

3）混凝土浇注、振动成型的具体制备步骤如下：A、将步骤2）搅拌好的混凝土转移至布料机中，通过布料机向轨枕钢筋结构模具内灌注混凝土,并尽量使各部位的料均匀、适量，至少分两次下料，若发现杂物要及时取出来，使得混凝土填满轨枕模具，备用；

B、具体步骤A灌注完毕后，通过采用气动附着式高频振动器密实成型工艺对轨枕混凝土进行密实成型，并且一个单元台座的振动器采用一台型号为SP4000气动附着式高频振动器，其激振力为40KN，工作频率为15000RPM，工作时间为2-4分钟，使得轨枕模具上的混凝土提高致密度，制得混凝土轨枕，备用；

4）混凝土试件制作：针对步骤3）制得的混凝土轨枕，每班须制作3组抗压试件，用于脱模时的抗压强度和28天龄期的抗压强度检测，抗压试件尺寸为150mm×150mm×150mm；每半个月做一次弹模试件，试件尺寸150mm×150mm×300mm；每组试件上应注明班次、日期和型号，试件制作应在每班开工3罐以后制作，并从轨枕用料中取样，试件应与轨枕同条件制作和养护，轨枕脱模后，用于28天强度检测的试件由同条件养护转为标准养护，用于弹模检测的试件直接进入标准养护，备用；

5）蒸汽养护或自然养护的具体步骤：A、在对步骤4）试制合格后的轨枕采用蒸汽养护时，分为静停、升温、恒温和降温四个阶段；混凝土浇筑后在5-30℃的环境中静置2-3h方可升温，升温速率限制在15℃/h，降温速率限制在15℃/h，养护结束时，双块式轨枕表面与环境温差应为15℃；枕芯最高养生温度由水泥中的三氧化硫含量确定，水泥中三氧化硫含量低于2%时，最高养生温度为60℃，三氧化硫含量为3%时，最高养生温度为55℃；

B、当环境最低温度高于20℃时，轨枕可采用自然养护，轨枕采用自然养护时，混凝土灌注完成后应及时在轨枕混凝土表面覆盖保湿膜并在前期每隔2小时洒一次水，一般情况下最低养护时间为16小时；

6）脱模：当混凝土试件抗压强度≥40MPa时，轨枕方可脱模，松开固定装置，将其旋转到两桁架钢筋的中间位置，利用吊车进行脱模，轨枕脱模后，需进行外观质量检查，复合外观检测后直接入库码垛，并进行成品发运。

2.如权利要求1所述的一种双块式混凝土轨枕，其特征在于：所述桁架设置有两组，且相互平行设置。

3.如权利要求1所述的一种双块式混凝土轨枕，其特征在于：所述两条下弦钢筋与一条上弦钢筋呈支撑强度的三角形设置。

4.如权利要求1所述的一种双块式混凝土轨枕，其特征在于：所述第二混凝土轨枕的结构与第一混凝土轨枕的结构一致。

说明书：一种双块式混凝土轨枕技术领域[0001] 本发明具体涉及一种双块式混凝土轨枕。背景技术[0002] 随着全球经济的迅猛发展，各国对铁路运输的建设，特别是对基础设施轨枕的建设开展了广泛、深入的研究。目前铁路上使用的轨枕主要是由木枕和混凝土轨枕。木材的弹

性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，加工和在线路上更换简便，并且有足够的

位移阻力，但随着森林资源的减少，人们环保意识的增强、对于生产效益的提高目的，以及

提高运输的安全性，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木，从而实现环境

保护、提高生产效益和提高运输安全强度。

[0003] 另外，广泛应用的铁路轨枕多为预应力混凝土轨枕，其主要的原材料有水泥、河砂、碎石、水，通过合理的添加掺和料、外加剂，研发出不同性能的混凝土轨枕，使其具备高

耐久性和高抗压强度。国内生产预应力混凝土桥用轨枕的主要工艺流程为：钢丝的预应力

张拉-混凝土的配料、搅拌、浇筑-振动-养护，其中钢丝的张拉、混凝土的配料、搅拌、浇筑等

工序占据至关重要的地位。但是目前人们生产的轨枕在浇筑-振动这两个步骤中，直接将混

凝土浇注后，通过振动机进行简易的振动抚平就进行下一加工环节，并未注重混凝土在浇

注后的致密度及养护情况，其制备过程中不严格控制混凝土施工过程中的工艺细节，造成

混凝土轨枕中的气泡量过大，影响了混凝土轨枕的外观形貌，同时也导致制得的轨枕密度

低，容易出现碎裂情况，因此降低了混凝土轨枕的抗压强度和耐久性。

发明内容[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够提高铁路轨道的建设速度，有效提高铁路轨道安全，并减少对环境的破坏，因此具有建设安全性高、建设效率高

还对环境友好的双块式混凝土轨枕，另外，本发明生产工艺的实施提高加工效率和提高产

品的质量。

[0005] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现。[0006] 一种双块式混凝土轨枕，包括钢筋结构的桁架，及设置桁架上方一端的、且与桁架固定的、用于火车行驶的第一混凝土轨枕，及设置桁架上方另一端的、且与桁架固定的、与

第一混凝土轨枕平行设置的第二混凝土轨枕；所述桁架包括下弦钢筋，及设置在下弦钢筋

上方的、且与下弦钢筋平行的上弦钢筋，及设置在下弦钢筋和上弦钢筋之间的、且下端与下

弦钢筋固定的、上端与上弦钢筋固定的、用于连接固定下弦钢筋和上弦钢筋的箍筋，所述下

弦钢筋设置有两条，且相互平行设置。

[0007] 进一步的，所述桁架设置有两组，且相互平行设置；[0008] 进一步的，所述两条下弦钢筋与一条上弦钢筋呈支撑强度的三角形设置。[0009] 进一步的，所述第一混凝土轨枕包括自下往上向内侧倾斜的混凝土本体，及设置在混凝土本体上端的、且与混凝土本体凝结成型的预埋铁座。

[0010] 进一步的，所述预埋铁座设置有两个，且相互平行设置。[0011] 进一步的，所述第二混凝土轨枕的结构与第一混凝土轨枕的结构一致。[0012] 本发明的有益效果是：通过将双块式混凝土轨枕在客运专线上快速拼接铺设，能够提高铁路轨道的建设速度，并且结构强度高的双块式混凝土轨枕在凭借后使用有效提高

铁路轨道安全，在施工时能够最大程度减少对环境的破坏。

附图说明[0013] 图1为本发明的一种双块式混凝土轨枕的横截面剖视图；[0014] 图2为本发明的一种双块式混凝土轨枕的俯视图；[0015] 图3为图2中A-A的剖视图；[0016] 图4为本发明的一种双块式混凝土轨枕的制备流程图。具体实施方式[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不

用于限定本发明。

[0018] 实施例1[0019] 一种双块式混凝土轨枕，如图1-3所示，包括钢筋结构的桁架1，及设置桁架1上方一端的、且与桁架1固定的、用于火车行驶的第一混凝土轨枕2，及设置桁架1上方另一端的、

且与桁架1固定的、与第一混凝土轨枕2平行设置的第二混凝土轨枕3；所述桁架1包括下弦

钢筋11，及设置在下弦钢筋11上方的、且与下弦钢筋11平行的上弦钢筋12，及设置在下弦钢

筋11和上弦钢筋12之间的、且下端与下弦钢筋11焊接固定的、上端与上弦钢筋12焊接固定

的、用于连接固定下弦钢筋11和上弦钢筋12的箍筋13，所述下弦钢筋11设置有两条，且相互

平行设置。所述桁架1设置有两组，且相互平行设置；所述两条下弦钢筋11与一条上弦钢筋

12呈支撑强度的三角形设置。所述第一混凝土轨枕2包括自下往上向内侧倾斜的混凝土本

体21，及设置在混凝土本体21上端的、且与混凝土本体21凝结成型的预埋铁座22，通过自下

往上向内侧倾斜的混凝土本体21能够减少材料的使用，同时提高了混凝土本体21支撑强

度。所述预埋铁座22设置有两个，且相互平行设置。所述第二混凝土轨枕3的结构与第一混

凝土轨枕2的结构一致。

[0020] 一种双块式混凝土轨枕的制备工艺，如图4所示，包括以下步骤：[0021] 1）轨枕钢筋结构模具的具体制备步骤如下：[0022] A、选用CRB550钢材，采用全自动流水线作业加工，严格根据钢筋制作设备说明和产品图纸要求进行制作轨枕钢筋结构之一的桁架，同时钢筋的直径、上弦和下弦的间距、上

弦和下弦的平行度、弯曲钢筋与弦的焊接情况、钢筋桁架截断处的位置、对称、长度在制作

后进行全检，脱焊的予以补焊，并进行复检，合格后方能使用；

[0023] B、轨枕钢筋结构之一的箍筋采用CRB550钢材，利用数控弯箍机按图纸尺寸一次成型，人工点焊，形成箍筋产品设计图纸要求；

[0024] C、按照产品图规定的正确使用钢筋的方法对箍筋、桁架钢筋、定距夹子进行安装：箍筋在装入模型前安装好定距夹子，桁架入模后定距夹子的另一端固定在桁架上，桁架在

模型中通过模型中的定位卡固定好，并在进行混凝土浇注前，检验钢筋是否完整、正确，不

合格者返回上一工序，制得轨枕钢筋结构模具。

[0025] 2）轨枕钢筋结构的具体制备步骤如下：[0026] A、预备混凝土的原材料42.5级硅酸盐水泥、ZYY早强矿物掺合料、细砂、碎石子、水和助磨剂HM1002，并通过称量的方式调整各个配方的重量，决定42.5级硅酸盐水泥为

48.2%、ZYY早强矿物掺合料为1.8%、细砂为27.5%、碎石子为46%、水为6.1%和助磨剂HM1002

为0.4%，备用；

[0027] B、控制混凝土净搅时间为120s，混凝土工作度JC值应控制在1.237-1.400，将具体步骤A预备的硅酸盐水泥加入强制式混凝土搅拌机内，并添加ZYY早强矿物掺合料，在ZYY早

强矿物掺合料与硅酸盐水泥进行第一次搅拌加工，制得第一混合物，然后加入细砂和碎石

子，在细砂和碎石子与第一混合物混合均匀，进行第二次搅拌，制得第二混合物，最后加入

搅拌用净水和助磨剂HM1002，在第二混合物在与搅拌用净水和助磨剂HM1002混合和制成混

凝土，并在搅拌完成后控制混凝土入模前灌注温度为5-30℃，超出此温度时采取相应的措

施，备用；

[0028] 3）混凝土浇注、振动成型的具体制备步骤如下：[0029] A、将步骤2）搅拌好的混凝土转移至布料机中，通过布料机向轨枕钢筋结构模具内灌注混凝土,并尽量使各部位的料均匀、适量，至少分两次下料，若发现杂物要及时取出来，

使得混凝土填满轨枕模具，备用；

[0030] B、具体步骤A灌注完毕后，通过采用气动附着式高频振动器密实成型工艺对轨枕混凝土进行密实成型，并且一个单元台座的振动器采用一台型号为SP4000气动附着式高

频振动器，其激振力为40KN，工作频率为15000RPM，工作时间为2-4分钟，使得轨枕模具上的

混凝土提高致密度，制得混凝土轨枕，备用；

[0031] 4）混凝土试件制作：针对步骤3）制得的混凝土轨枕，每班须制作3组抗压试件，用于脱模时的抗压强度和28天龄期的抗压强度检测，抗压试件尺寸为150mm×150mm×150mm；

每半个月做一次弹模试件，试件尺寸150mm×150mm×300mm；每组试件上应注明班次、日期

和型号，试件制作应在每班开工3罐以后制作，并从轨枕用料中取样，试件应与轨枕同条件

制作和养护，轨枕脱模后，用于28天强度检测的试件由同条件养护转为标准养护，用于弹模

检测的试件直接进入标准养护，备用；

[0032] 5）蒸汽养护或自然养护的具体步骤：[0033] A、在对步骤4）试制合格后的轨枕采用蒸汽养护时，分为静停、升温、恒温和降温四个阶段；混凝土浇筑后在5-30℃的环境中静置2-3h方可升温，升温速率限制在15℃/h，降温

速率限制在15℃/h，养护结束时，双块式轨枕表面与环境温差应为15℃；枕芯最高养生温度

由水泥中的三氧化硫含量确定，水泥中三氧化硫含量低于2%时，最高养生温度为60℃，三氧

化硫含量为3%时，最高养生温度为55℃；

[0034] B、当环境最低温度高于20℃时，轨枕可采用自然养护，轨枕采用自然养护时，混凝土灌注完成后应及时在轨枕混凝土表面覆盖保湿膜并在前期每隔2小时洒一次水，一般情

况下最低养护时间为16小时。

[0035] 6）脱模：当混凝土试件抗压强度≥40MPa时，轨枕方可脱模。松开固定装置，将其旋转到两桁架钢筋的中间位置，利用吊车进行脱模，轨枕脱模后，需进行外观质量检查，复合

外观检测后直接入库码垛，并进行成品发运。

[0036] 实施例2[0037] 在本实施例中，其与实施例1主要的区别在于步骤2的具体步骤B中，当夏天混凝土温度超过30℃时采用冷水机对搅拌用水进行冷却，骨料仓进行覆盖，防止太阳暴晒。

[0038] 实施例3[0039] 在本实施例中，其与实施例1主要的区别在于步骤2的具体步骤B中，当冬天混凝土温度低于5℃时须采用加热水或对搅拌站配料仓中的粗细骨料通蒸汽加热。

[0040] 实验例：[0041] 轨枕的国家标准测试方式及测试数据[0042] 实验对象：体积相同的普通制造工艺制得的轨枕、特殊制造工艺制得的轨枕和通过本

具体实施方式中的工艺制得的轨枕。

[0043] 实验方法：通过上表国标规定及常规的测试方式，然后分别对三组用于试验的轨枕进行抗压强度、弹性模量、平面度差和抗弯强度，并记录数据。

[0044] 下表为三组轨枕的性能测试具体记录：[0045] 结合上表，通过将本工艺制得的轨枕与普通制造工艺制得的轨枕以及特殊工艺制得的

轨枕的进行对比，可以看出本工艺制得的轨枕在抗压强度、弹性模量、平面度差和抗弯强度

上明显优于普通制造工艺制得的轨枕和特殊工艺制得的轨枕，通过整体测试能够明确体现

出本工艺制得的轨枕产品质量更高，同时通过本工艺突出所制得的轨枕致密度大、充分利

用原料，降低了材料浪费以及保护环境。

[0046] 对于上述的三组生产工艺制得的轨枕进行外观对比：[0047] 综合上表内容，本发明工艺制得的轨枕更加符合轨枕外观生产的标准要求。

[0048] 本发明的有益效果是：该双块式混凝土轨枕能够提高铁路轨道的建设速度，有效提高铁路轨道安全，并减少对环境的破坏，并在具体加工环节中进行了重要改进，确保了轨

枕产品的强度指标，同时加强了对工艺过程的控制，减少材料的浪费，对环境保护起到重要

作用，使得生产工艺的实施提高加工效率和提高产品的质量，因此具有建设安全性高、建设

效率高还对环境友好的优点。

[0049] 当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。