EPS轻质路基施工指导意见.doc

EPS轻质路基施工指导意见 1 概述 在软弱地基上及其它不良地基上修筑道路和桥梁，路基的沉降和不均匀沉降是影响工程质量的一个重要因素。除了砂井预压、打设桩基等常规软基处理方法外，近年来国外又发展了一种新的超轻质填料—聚苯乙烯泡沫（EXPANDED POLYSTYRENC,简称EPS），从而产生了一种新的软基处理方法。EPS材料具有超轻性、耐压缩性、自立性、耐水性和施工简单、方便、快捷等优点，在国内外得到了广泛的应用，有效地解决了软基过渡段的沉降和不均匀沉降、路堤与桥台相接处的差异沉降等问题。 2 EPS的材料特性 EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成，聚苯乙烯颗粒中主要含有聚苯乙烯、可溶性戊烷（膨胀成份）和防火剂。在EPS的成型过程中，聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热气化，在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔。这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多其它土工泡沫材料所没有的特性。 2.1 密度 EPS的密度由成型阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决定，工程中常用密度为15kg/m3和30kg/m3之间的EPS，目前许多土工工程中用作轻质填料的EPS，其密度常为20kg/m3，仅为普通填料的1/50－1/100，密度为EPS的一个重要指标与其它各项力学性能有着密切的关系。 表1 路用聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）密度范围 kg/m3 类别 密度范围 类别 密度范围 II ≥20～＜30 III ≥30～＜40 2.2 耐久性 （1）EPS在水中和土壤中化学性质稳定，不能被微生物分解，也不会释放对微生物有利的营养物资。聚苯乙烯本身是憎水的，而且EPS的封闭空腔结构也使水的渗入极其缓慢。EPS在紫外线(UV)照射下一段时间后表面由白色变为黄色，材料在某种程度上呈现脆性。因此，EPS与许多高分子土工材料一样，不允许长时间暴露在紫外线下。 （2）EPS在大多数溶剂中性质稳定，可耐受许多化学物质。在长时间暴露的情况下，石蜡油、蔬菜或动物的油和脂肪、柴油、凡士林可能破坏EPS的表面并导致收缩。EPS不耐有机溶剂，如汽车燃料油（汽油或煤油）、碳氢化合物、氯化碳氢化合物、酮、酯、许多油漆、粘结剂或清洁剂、无水冰醋酸、硝酸和硫酸等都会对EPS造成破坏。 2.3 热稳定性 在75～80℃以下使用EPS，一般没有问题；温度接近150℃时，聚苯乙烯将熔化。如果附近有火源，EPS也可燃烧，但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后，3s内可自熄，且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。 2.4 热传导性 EPS的封闭空腔结构决定了其具有良好的隔热性，因此EPS最初在道路工程中用于隔温层，以满足严寒季节对道路防冻的要求。正常情况下，EPS块体的质量吸水率不大于7％。由于封闭空腔结构的存在，水渗入EPS的速度非常缓慢，即使将EPS完全浸入水中，EPS也具有比土壤优越得多的隔热性。 2.5 力学性能 （1）抗压强度是EPS作为路堤轻质填料的重要指标。边长50mm的EPS正方体试件在10mm/min的应变速率和典型条件（温度为23℃，相对湿度50％）下，采取应变控制形式的无侧限单轴压缩试验的应力—应变曲线，可以看出EPS在变形初始阶段表现为很好的弹性性状，在1％～2％的应变范围，EPS仍保持弹性性质，粗略估计，EPS的总弹性应变区域是其线弹性范围的2倍。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大。在压缩条件下，即使超出了线弹性范围，EPS仍保持弹性性质。不同密度的EPS块体的应力—应变曲线见图1。 图1 不同密度的EPS块体在单轴无侧限压缩条件下的应力—应变曲线 （2）EPS在压缩条件下的屈服不是出现在某一点，而是在某一范围。屈服后EPS表现为屈服硬化，且开始阶段仍是线形的，斜率大约是线弹性阶段的5％。当应变继续增长，EPS呈现非线性，此时EPS的空腔结构已遭破坏，产生明显的塑性变形。在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。 （3）吸水、低温、冻融循环对EPS的抗压强度没有不利的影响。相反，潮湿状态下EPS抵抗变形的能力甚至优于干燥状态。前者的抗压强度比后者要高出10％。随着温度的下降，EPS的抗压强度还有所上升。典型试验条件下EPS抗压强度的变异范围大约为±20％。 （4）在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的弹性值迅速下降。与抗压强度一样，吸水、低温、冻融循环对EPS的弹性模量也没有不利的影响。EPS的泊松比，由测试的径向和竖向应变计算得到。在0.07～0.11之间。 （5）在一定的密度下，蠕变的影响随温度的上升而增大；现场在寒冷气候下的观测结果也表明，温度下降，蠕变的程度也随之下降。EPS在20MPa的静止竖向荷载的作用下的蠕变仅为百分之零点几，第1d产生的蠕变为0.08％左右。所以，EPS路基由蠕变产