聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene簡(jiǎn)稱EPS)是一種輕型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯樹(shù)脂加入發(fā)泡劑,同時(shí)加熱進(jìn)行軟化,產(chǎn)生氣體,形成一種硬質(zhì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。
其加工方法按發(fā)泡方式的不同可分為模式法與擠出法。這種均勻封閉的空腔結(jié)構(gòu)使EPS具有吸水性小,保溫性好,質(zhì)量輕及較高的機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)。北歐在20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始將EPS用于土木工程。1971年挪威國(guó)家道路研究實(shí)驗(yàn)室(NRRL)首次在FLOM大橋引道改造工程中用EPS代替1m厚普通填料,成功控制了橋頭段的不均勻沉降。因總體經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量效果好,20世紀(jì)80年代用量迅速上升,瑞典、日本、荷蘭等國(guó)家已在公路項(xiàng)目中使用EPS。我國(guó)1995年在杭甬高速公路望童跨線橋橋頭路堤首次使用EPS。
根據(jù)試驗(yàn),EPS在三向應(yīng)力狀態(tài)下和單向應(yīng)力狀態(tài)下的受壓過(guò)程基本類似,當(dāng)軸向應(yīng)變?chǔ)臿=5%時(shí),應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折,EPS開(kāi)始表現(xiàn)出彈塑性。當(dāng)圍壓很小時(shí),對(duì)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和屈服強(qiáng)度的影響是有限的。當(dāng)圍壓超過(guò)60KPa時(shí),屈服強(qiáng)度明顯下降,顯然與土的變化規(guī)律不同。當(dāng)軸向應(yīng)變?chǔ)臿≤5%時(shí),無(wú)論圍壓是多大,體積應(yīng)變?chǔ)舦接近于軸向應(yīng)變?chǔ)臿,即EPS側(cè)向變形小,也即泊松比小。
容重γ=0.2~0.4kN/m3的EPS的彈性模量Es在2.5~11.5MPa之間。廣東省淡澳河大橋引道工程EPS填筑高度超過(guò)4m,使用的EPS容重為0.2kN/m3。為限度地減少工后沉降,鋪筑完EPS材料層后,在其上填土1.2m進(jìn)行預(yù)壓。其中EPS材料層的壓縮沉降平均為32mm,可以算得EPS的彈性模量為2.4MPa,且EPS材料仍處于彈性變形階段。該路段于2000年10月試行通車,6個(gè)月后EPS材料層的實(shí)際壓縮變平均值為8mm,說(shuō)明就EPS材料的使用實(shí)際效果看,作為路堤填料是成功的。
杭寧高速公路湖州段新田圩橋(橋中心樁號(hào)K57+010)兩側(cè)橋臺(tái)臺(tái)背填筑過(guò)程中,橋臺(tái)發(fā)生位移。根據(jù)工期和已采取的地基處理情況,采用了EPS輕質(zhì)路堤的處理方案。新田圩橋兩端EPS路堤各長(zhǎng)約22m,填筑厚度自橋臺(tái)處由6層(層厚48.5cm)逐級(jí)過(guò)渡為1層,共計(jì)用量2332m3。該EPS工程于2000年3月開(kāi)始施工,5月全部填筑完成,同年底竣工通車。目前瀝青混凝土路面狀況良好,橋頭路段無(wú)跳車現(xiàn)象。
