聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene簡稱EPS）
是一種輕型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯樹脂加入發(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。
基本介紹
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年代后期開始將EPS用于土木工程。1971年挪威國家道路研究實(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、荷蘭等國家已在公路項(xiàng)目中使用EPS。我國1995年在杭甬高速公路望童跨線橋橋頭路堤首次使用EPS。
物理力學(xué)特性
1.1 密度
EPS的密度由成形階段聚苯乙烯顆粒的膨脹倍數(shù)決定，一般介于10~45㎏/m3之間，作為工程中使用的EPS表觀密度一般在15~30㎏/m3。目前在道路工程中用作輕質(zhì)填料的EPS密度為20㎏/m3，為普通道路填料的1%~2%。密度是EPS的一個(gè)重要指標(biāo)，其各項(xiàng)力學(xué)性能幾乎都與它的密度成正比關(guān)系。 1.2 變形特性
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)下的受壓過程基本類似，當(dāng)軸向應(yīng)變εa=5%時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，EPS開始表現(xiàn)出彈塑性。當(dāng)圍壓很小時(shí)，對應(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εa≤5%時(shí)，無論圍壓是多大，體積應(yīng)變εv接近于軸向應(yīng)變εa，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4m，使用的EPS容重為0.2kN/m3。為Z大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，說明就EPS材料的使用實(shí)際效果看,作為路堤填料是成功的。
1.3 自立性
EPS自立性強(qiáng),對高邊坡的穩(wěn)定十分有利。瑞典橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，主動(dòng)、靜止側(cè)壓力系數(shù)分別為0和0.4，不必計(jì)算被動(dòng)側(cè)壓力。由于EPS豎向受壓后產(chǎn)生側(cè)向壓力小，將EPS用于橋頭段路基填料，可大大減少橋臺的臺背土壓力，對橋臺穩(wěn)定十分有利。
EPS塊與砂的摩擦系數(shù)f，對于干燥砂f為0.58（密）~0.46（松），對濕砂f為0.52（密）~0.25（松）；EPS塊與塊之間f在0.6~0.7范圍內(nèi)。
1.4 水、溫特性
EPS的封閉空腔結(jié)構(gòu)決定了其具有良好的隔熱性，它用于保溫材料較大的特點(diǎn)是其熱傳導(dǎo)率極低，各種規(guī)格EPS板體其熱傳導(dǎo)率為0.024W/m.K~0.041W/m.K。 EPS為熱可塑性樹脂，應(yīng)在70℃以下使用，以免受熱變形和強(qiáng)度降低。同時(shí)利用這一特性可采用電熱絲加工。生產(chǎn)中可添加阻燃劑，形成阻燃型EPS。阻燃型EPS離開火源3s內(nèi)自行熄滅。 EPS的空腔結(jié)構(gòu)使水的滲入極其緩慢。根據(jù)挪威與日本實(shí)測資料，EPS吸水率（吸入的水量相當(dāng)于它的容重的百分?jǐn)?shù)）不浸泡在水中時(shí)為1%以下；地下水位附近的為4%以下；長期浸泡在水中的為10%左右。由于EPS的容重比土體的容重低得多，吸水引起的1%～10%的容重增量對工程影響可忽略不計(jì)。
1.5 耐久性
EPS在水中和土壤中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能被微生物分解；EPS的空腔結(jié)構(gòu)也使水的滲入極其緩慢；長時(shí)間受紫外線照射，EPS表面會由白色變?yōu)辄S色，且材料在某種程度上呈現(xiàn)脆性；在大多數(shù)溶劑中EPS性質(zhì)穩(wěn)定，但可溶解于汽油、柴油、煤油、甲苯、丙酮等有機(jī)溶劑。這說明EPS填料需要良好的保護(hù)層。
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