[发明专利]高密度聚乙烯铁路轨道枕木

说明书

技术领域

高密度聚乙烯为高分子聚合物，化学性质极为稳定。并且，以它具有的强度性能广泛应用于建筑领 域。采用高密度聚乙烯用于铁路轨道枕木是建筑材料中一个全新的科研成果，它实现了建筑材料向多样 化发展的需求，有效地解决了资源紧缺的问题。间接的起到了保护环境的作用。

背景技术

长期以来，铁路轨道枕木使用的是木材枕木，木料以黄花松为主。由于用材量大，价格昂贵，伴随 着林木资源的减少和木材的紧缺，迫使铁路建设不得不寻找新的替代材料。而混凝土枕木就是在这种情 况下应运而生的。据调查，混凝土枕木虽然强度高，承载力大。但是，它也有它致命的弱点。由于混凝 土为刚性材料，不能适应变形条件。因此，在行车过程中表现出车体的振动力非常强，使人感觉不舒适。 并且，机车在刚性体作用下加大了对车厢的振动损害，降低了车厢的使用寿命。

以此为切入点我们研制了采用高密度聚乙烯代替混凝土制作铁道枕木的设想。研究发现，高密度聚 乙烯材料，通过独特的配方，它的的力学性能优于木材，近似于混凝土，个别指标还优于混凝土。诸如： 聚乙烯的抗拉强度为21～24MPa；而混凝土的抗拉强度只能达到1.1MPa。聚乙烯抗剪切强度可以达到 60MPa，而混凝土的抗剪强度只能达到11MPa。混凝土的弹性模量虽然很高，但是，它是缺少聚乙烯的 韧度。另外，弹性模量为552～758Mpa；聚乙烯的软化温度120℃；脆化温度-70℃；泊松比0.45；断裂 伸长率≥350％。这些指标都非常适合用于建造枕木材料。

高密度聚乙烯具有的揉性体特征，在其弹性力的作用下，对机车起到了振动缓冲的作用，从而大大 提高了机车的使用寿命。据考证，一定的的弹性作用有利于机车的高速行驶，其刹车距离也会因弹性作 用而缩短距离。

高密度聚乙烯还具有高分子聚合物化学性质极为稳定的特点，使用寿命比木材高8.9倍，比混凝土 高2.5倍，从而大大降低了工程造价。

本发明采用模具成型的办法制备轨道枕木，其中包括a.制模，将所述成型模具制成与轨道枕木匹 配的枕木形状；b.在模具内固定安装钢制夹片，分上下两层，使之包裹在高密度聚乙烯材料内，形成枕 木加强筋的作用。c.将螺栓固定在夹片上预植好的螺栓孔内焊接成型，螺栓形成横向均匀受力效果，避 免螺栓松动。d.同时打开加热装置对成型模具加热，对成型模具加热到140-250度时，将聚乙烯料原 料倒入成型模具中，塑料原料不断附着于已加热的成型模具内壁，并使其达到成型枕木的效果。 本发明以《国家铁路建筑标准设计图集》为依据，对其中的轨道枕木进行技术改造。方法是：采用与之 相同尺寸的混凝土枕木为基本图形，制备成高密度聚乙烯铁路轨道枕木。

该项发明实现原材料多元化发展的方向，起到了改善行车条件作用，并且，利用高分子化学性能非 常稳定的特点，大大提高了铁路行车的使用寿命，从而降低了工程造价。

本技术具有如下优点；

2 节省资源保护环境 无论是木制的还是混凝土预制的轨道枕木，都不同程度的或间接的对环境起者破坏作用，而由高密度聚 乙烯材料制成的高密度聚乙烯轨道枕木则实现了保护环境不被破坏这一原则，无污染纯绿色。且废弃后 轨道枕木可回收再利用，节省了大量的资源，十分有利于环境保护。

2 施工周期短工艺简单

混凝土轨道枕木加工时要进行摸板支撑、混凝土搅拌、钢筋制作、混凝土浇筑、拆摸、养生、等工 艺，且周期长、工艺复杂；但现在采用了高密度聚乙烯材料制作的轨道枕木，只需要预制、安装、焊接 简单几项工艺就完成了。大大缩短了工期，节省了大量的人力、物力的投入。

3 适应变形能力强

混凝土属脆性材料，当污轨道枕木受力不均，局部应力过大时，混凝土不能产生适应变形而导致局部应 力超过混凝土设计应力上限产生破坏，进而轨道枕木破坏不能继续使用。高密度聚乙烯属柔性材料，当高 密度聚乙烯轨道枕木发生受力不均，局部应力时能产生相应的变形而使应力分散，不至于破坏铁路行车。

4 性能可靠

由于高密度聚乙烯管材本身在±60℃不产生物理变化、化学性能稳定、具有一定的塑性和混凝土检 查井相比在冻融的环境中和混凝土检查井相比有着显著的效果。尤其在有地下水的工程中性能更加突 出。

5 单体造价高于混凝土40％左右，但是，高速的效应，使用寿命长的效应，可回收再利用的效应， 各种数值比较的效应，综合效益比混凝土高7～8备

附图说明

1 高密度聚乙烯轨道枕木

如图1，选用高密度聚乙加工制造轨道枕木