一种复合轨枕及其制备方法与模具技术

本发明专利技术涉及轨道交通复合材料技术领域，具体涉及一种复合轨枕及其制备方法与模具。为了解决复合轨枕强度低、线膨胀系数过大的问题，本发明专利技术设计一种复合轨枕，所述复合轨枕基体材料为短玄武岩纤维增强的再生塑料聚合物，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层。既能提高轨枕强度，又能降低轨枕的线膨胀系数。

【技术实现步骤摘要】
一种复合轨枕及其制备方法与模具
本专利技术涉及轨道交通复合材料
，具体涉及一种复合轨枕及其制备方法与模具。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。轨枕作为铁路轨道结构的关键组成部分，具有支撑钢轨、保持轨距的重要作用，同时提供足够的刚度和横向、纵向阻力，并将来自车辆的荷载从钢轨传递到道床。目前最为常见的是木枕、钢枕和混凝土枕。自轨道交通在欧洲和美国发展之初，木枕已被使用了近150年。尽管存在着易腐烂、易燃、开裂、害虫侵袭、寿命短等问题，木枕仍在世界范围被大量使用，尤其在美国等森林资源丰富的地区。与木枕相比较而言，钢枕重量较轻，铺设成本较低，横向阻力较高，但存在腐蚀、绝缘、价格昂贵、易在紧固孔附近产生疲劳裂纹等问题。由于钢枕自身槽型空腔的特殊结构，其腔内不易被道砟填充密实，也就使得钢轨枕在使用过程中易出现较大程度的沉降。预应力混凝土枕寿命长，维修成本低，已在我国广泛使用，其优点是强度大、稳定性好、道床阻力高，同时不受生物侵袭和气候影响。但混凝土枕自重大，铺设时需要大型机械作业，使得初始成本高，且其阻尼和延展性较低，一旦出现问题更换困难。因此，木枕、钢枕和混凝土枕自身难以克服的缺陷使得世界各国的研究人员将目光转向了复合材料。近年来，由于高强度-重量比，优良的绝缘性能，出色的耐腐蚀性、耐用性、可操作性，复合轨枕被越来越多地应用于实际工程中。复合轨枕的几何结构可根据地形灵活设计，尤其是在道岔、桥梁和隧道等对轨枕的阻尼、延展性和可持续性要求较高的区域，复合轨枕可作为木枕的优良替代品。复合轨枕主要以聚氨酯、橡胶、树脂等复合材料为原材料。尽管复合轨枕有着不可比拟的优越性，其推广普及仍受到一定局限，其中以强度低和线膨胀系数过大等问题最为突出。而橡胶等材料通常线膨胀系数较大，这类复合轨枕在外界温度变化下保持轨距的能力不如混凝土轨枕。因此，复合轨枕的性能优化仍需更深入的研究。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种复合轨枕及其制备方法与模具，既能有效改善轨枕的抗压、抗拉、抗弯性能，抑制轨枕在温度荷载下的形变，提高轨枕强度；又能减小轨枕线膨胀系数，减小轨枕形变，同时增强轨道整体稳定性；还可以提高轨枕的抗老化性，同时有助于环境保护。本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术的第一个方面，提供一种复合轨枕，所述复合轨枕主体为玄武岩纤维增强塑料，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层。本专利技术的第二个方面，提供一种制备复合轨枕的模具，模具主体为空心长方体，所述空心与轨枕的形状相配合；所述模具还设有与模具主体配合的盖板；优选的，所述盖板与模具空心的形状相配合。本专利技术的第三个方面，提供一种复合轨枕的制备方法，包括以下步骤：(1)提前在模具中铺设上下两层长玄武岩纤维层；(2)短玄武岩纤维与再生塑料聚合物的混合物倒入模具中，将玄武岩纤维层完全包裹。本专利技术一个或多个实施例具有以下有益效果：1)本专利技术制备得到的复合轨枕有效改善轨枕的抗压、抗拉、抗弯性能，抑制轨枕在温度荷载下的形变，提高轨枕强度；又能减小轨枕线膨胀系数，减小轨枕形变，同时增强轨道整体稳定性；还可以提高轨枕的抗老化性能，同时有助于环境保护。2)本专利技术的轨枕不易腐烂、不易燃、不易开裂、寿命长；强度大、稳定性好、道床阻力高，同时不受生物侵袭和气候影响；且本专利技术的轨枕自重小，铺设时不需要大型机械作业，初始成本不高，更换方便。3)玄武岩纤维天然相容性良好，在混合时容易分散，且与再生塑料聚合物基体结合良好，可有效改善轨枕的抗压、抗拉、抗弯性能，抑制轨枕在温度荷载下的形变，提高轨枕强度；同时玄武岩纤维的抗拉强度为4100-4840Mpa，弹性模量为93.1-110GPa，线膨胀系数仅6.5-8×10-6/℃，可使得复合轨枕的整体线膨胀系数相比于未使用玄武岩纤维增强前降低约50％，增强轨道整体稳定性；玄武岩纤维性质稳定，寿命长，与再生塑料结合使用可提高轨枕的抗老化性，同时有助于环境保护。4)本专利技术短玄武岩纤维与再生塑料聚合物的混合物将长玄武岩纤维层完全包裹，可以提高轨枕的防水性能、保护长玄武岩纤维层，提高力学性能。5)本专利技术使用废弃塑料来制造复合轨枕可在一定程度上减少城市塑料垃圾填埋，从而改善居住环境。6)本申请所述模具简单，制备方便，成本低。7)本专利技术玄武岩纤维增强的再生塑料复合轨枕的制备方法简便，可规模化生产。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例1中复合轨枕的正视剖面图。图2为本专利技术实施例1中复合轨枕的侧视剖面图。图3为本专利技术实施例3中模具的侧视图。图4为本专利技术实施例3中模具的俯视图。其中：1、短玄武岩纤维；2、长玄武岩纤维层；3、再生塑料聚合物；4、模具主体；5模具盖板。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。现有复合轨枕中，存在强度低、线膨胀系数过大等问题。有鉴于此，本专利技术第一方面，提供一种复合轨枕，所述复合轨枕主体为玄武岩纤维增强塑料，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层中的长玄武岩纤维纵向贯穿整个轨枕。在一些实施例中，长玄武岩纤维层采用玄武岩纤维束并列紧密排列形成，所述玄武岩纤维束纵向贯穿整个轨枕。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层中的长玄武岩纤维直径为9-11μm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为0.5cm-8cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为0.5cm-1cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为1cm-7cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为2cm-4cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为2cm-6cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为3cm-5cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚度为4cm-6cm。在一些实施例中，所述长玄武岩纤维层的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合轨枕，其特征在于，所述复合轨枕主体为玄武岩纤维增强塑料，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合轨枕，其特征在于，所述复合轨枕主体为玄武岩纤维增强塑料，在靠近轨枕上下表面处各设有一层长玄武岩纤维层。


2.如权利要求1所述的复合轨枕，其特征在于，所述长玄武岩纤维层中的长玄武岩纤维纵向贯穿整个轨枕；
优选的，长玄武岩纤维层采用玄武岩纤维束并列紧密排列形成，所述玄武岩纤维束纵向贯穿整个轨枕；
优选的，所述长玄武岩纤维层中的长玄武岩纤维直径为9-11μm；
优选的，所述轨枕的长度为2.5m-3m；
优选的，所述轨枕为长方体；
优选的，靠近轨枕上表面的长玄武岩纤维层为上长玄武岩纤维层，靠近轨枕下表面的长玄武岩纤维层为下长玄武岩纤维层；上长玄武岩纤维层与下长玄武岩纤维层相互平行。


3.如权利要求1所述的复合轨枕，其特征在于，所述玄武岩纤维增强塑料将两个长玄武岩纤维层完全包裹；
优选的，所述长玄武岩纤维层和轨枕基体之间使用热熔胶增强联结。


4.如权利要求1所述的复合轨枕，其特征在于，所述玄武岩纤维增强的塑料复合轨枕基体材料由短玄武岩纤维与再生塑料聚合物混合组成，所述短玄武岩纤维均匀混合在再生塑料聚合物中；
优选的，所述短玄武岩纤维为长度6cm-30cm、直径13-30μm的加捻合股短纤维；
优选的，所述再生塑料聚合物以回收塑料瓶、牛奶包装瓶等废弃塑料制品为原材料；
优选的，短玄武岩纤维的掺入量为再生塑料聚合物含量的5％—40％；
优选的，所述复合轨枕的主体部分还包括粉煤灰、阻燃剂、中空微球中的一种或多种添加剂；进一步优选的，所述阻燃剂可以为磷酸酯、氢氧化铝、氢氧化镁。


5.一种制备复合轨枕的模具，其特征在于，模具主体为空心长方体，所述空心与轨枕的形状相配合；所述模具还设有与模具主体配合的上盖板；优选的，所述盖板与模具空心的形状相配合。


6.如权利要求5所述一种制备复合轨枕的模具，其特征在于，所述空心为长方体空心。


7.一种复合轨枕的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提前在模具中铺设上下两层长玄武岩纤维层；
(2)短玄武岩纤维与再生塑料聚合物的混合物倒入模具中，将玄武岩纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉栋，井国庆，付冰杰，李新捷，陈安，赵岩，魏永政，徐明远，岳春雨，周施宇，陈乾坤，
申请(专利权)人：山东高速交通装备有限公司，山东高速铁建装备有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：山东;37