可发性聚苯乙烯土工泡沫的性能及应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.05.016

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (5): 97-106.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.05.016

可发性聚苯乙烯土工泡沫的性能及应用

赵艳¹, 潘祥², 刘本刚²()

^1.轻工业塑料加工应用研究所，《中国塑料》编辑部，北京 100048
^2.河北五洲开元环保新材料有限公司，河北沧州 061108

收稿日期:2020-10-26 出版日期:2021-05-26 发布日期:2021-05-24

Properties and Applications of Expendable Polystyrene Geofoam

ZHAO Yan¹, PAN Xiang², LIU Bengang²()

^1.Editorial Office of China Plastics，Institute of Plastics Processing & Application of Light Industry，Beijing 100048，China
^2.Hebei Wuzhou Kaiyuan Environmental Protection New Material Co，Ltd，Cangzhou 061108，China

Received:2020-10-26 Online:2021-05-26 Published:2021-05-24
Contact: LIU Bengang E-mail:polyfoam@126.com

摘要/Abstract

摘要：

综述了可发性聚苯乙烯（EPS）土工泡沫在土木工程中应用的优势，包括保温性能优异、密度低易施工、力学性能好、稳定性优异和自立性强等；分类介绍了EPS土工泡沫在土木工程领域中的应用实例，包括路基保温、桥头填筑、高填路段、道路扩宽、人造景观、挡土墙抗震、防止不均匀沉降等方面；最后简要讨论了EPS土工泡沫在实际应用中存在的问题，并基于EPS土工泡沫的性能优势对其未来的应用进行了展望。

关键词: 可发性聚苯乙烯, 泡沫, 土木工程, 应用

Abstract:

This paper reviewed the advantages of expandable polystyrene（EPS） geofoam in civil engineering applications， including excellent thermal insulation performance， low density and easy local construction， good mechanical properties， excellent stability and strong self-support. Application examples of EPS geofoam in the field of civil engineering were introduced， including subgrade insulation， bridgehead filling， high filling section road， road widening， man-made landscape， retaining wall seismic field and prevention of uneven settlement. In addition， the problems in the actual application of EPS geofoam and its application directions were briefly discussed.

Key words: expandable polystyrene, foam, civil engineering, application

中图分类号:

TQ 325.2

赵艳, 潘祥, 刘本刚. 可发性聚苯乙烯土工泡沫的性能及应用[J]. 中国塑料, 2021, 35(5): 97-106.

ZHAO Yan, PAN Xiang, LIU Bengang. Properties and Applications of Expendable Polystyrene Geofoam[J]. China Plastics, 2021, 35(5): 97-106.

图/表 19

材料	λ_m /W·（m·K）^-1	λ_m∶λ_EPS
路面结构层	1.808	46.4
6~8 cm 碎石	0.396	10.2
砂砾填料	1.919	49.2
亚黏土	0.959	24.6
亚黏土含角砾	0.939	24.1
弱风化基岩	1.030	26.4
EPS土工泡沫	0.039	—

表1 常用土工材料和EPS土工泡沫的导热系数

Tab.1 Thermal conductivity of common geotechnical materials and EPS geofoam

材料	ρ_m/kg·m^-3	ρ_m/ρ_EPS
6~8 cm 碎石	1 500	38
砂砾填料	1 800	45
亚黏土	1 500	38
亚黏土含角砾	700	18
弱风化基岩	1 000	25
全风化灰岩	2 000	50
填筑土	1 800	45
粗砂	1 950	49
淤泥	1 560	39
粉质黏土	1 800	45
EPS土工泡沫	40	—

表2 常用土工材料和EPS土工泡沫的密度

Tab.2 Density of common geotechnical materials and EPS geofoam

图1 EPS土工泡沫的现场搬运

Fig.1 Handling of EPS geofoam on site

图2 EPS土工泡沫的现场切割

Fig.2 Cutting of EPS geofoam on site

图3 不同密度EPS土工泡沫的应力?应变曲线

Fig.3 Stress?strain curves of EPS geofoams with different densities

图4 2 种含水率土壤试件压缩试验曲线

Fig.4 Compression test curves of two soil specimens with different moisture content

密度/kg·m^-3	压缩强度/kPa	比强度
15	77.6	5.2
20	138.2	6.9
25	169.9	6.8
30	197.9	6.6
40	259.0	6.5
55	399.7	7.3
70	681.1	9.7
80	964.1	12.1

表3 不同密度EPS土工泡沫的压缩强度

Tab.3 Compressive strength of EPS geofoams with different densities

图5 EPS土工泡沫在不同荷载作用下的蠕变曲线

Fig.5 Creep curves of EPS geofoam under different loads

物质	作用性
盐水（海水）	耐受
碱溶液	耐受
皂液	耐受
无机盐溶液	耐受
沥青	耐受
酒精	耐受
微生物	耐受
石蜡油、凡士林、柴油	轻微耐受
汽油	不耐受
强氧化性酸	不耐受
浓硫酸	不耐受
有机溶剂	不耐受
饱和脂肪烃	不耐受

表 4 其他物质与EPS土工泡沫的相互作用

Tab.4 Interaction of other substances with EPS geofoam

ρ_EPS/kg·m^?3	7 d吸水率/%	1年吸水率/%	增加量/%
15	3.0	5.0	2.0
20	2.3	4.0	1.7
25	2.2	3.8	1.6
30	2.0	3.5	1.5
35	1.9	3.3	1.4

表5 不同密度EPS土工泡沫的吸水率

Tab.5 Water absorption of EPS geofoam with different density

循环次数	体积吸水率/%	抗压强度/kPa
平均	2.6	340
5	2.6	347
10	2.5	335
20	2.8	352
30	2.5	326

表6 多次冻融循环试验后EPS土工泡沫的体积吸水率和抗压强度

Tab.6 Water absorption and compressive strength of EPS geofoam after repeated freeze?thaw cycle tests

图6 永久冻土融化导致的路面破坏

Fig.6 Road damage caused by melting of permafrost

图7 隔热处理和未隔热处理路段的地温曲线

Fig.7 Ground temperature curves of insulated and uninsulated sections

图8 EPS土工泡沫在桥头填筑的应用

Fig.8 Application of EPS geofoam in filling of bridge heads

方案	工程造价/万元	处理效果	工期/月	施工难度
EPS轻质路堤	133	最好	2～3	最简便
塑板+堆载	100	较差	12	复杂
钢渣桩+堆载	105	较差	8	复杂
加长桥梁	271	较好	6	最复杂

表7 桥台软基处理方法比较

Tab.7 Comparison of treatment methods of abutment soft foundation

图9 沪宁高速拓宽工程中EPS土工泡沫路基填筑断面图

Fig.9 Section diagram of EPS geofoam subgrade filling in Widening Project of Shanghai?Nanjing High Speed

处理深度/m	造价/万元·m^?1
处理深度/m	预应力管桩+一般填土^a	分隔墙+塑板+超载	粉（湿）喷桩+粉煤灰	EPS+不处理地基
10	0.71~0.53（D?）	1.07	0.73	0.90
20	1.11~0.58（D?）	1.50	0.86	0.90
25	1.31~0.85（D?）	1.72	1.48	0.90
30	1.63~0.98（D?）	1.94	—	0.90
35	1.86~1.20（D?）	2.16	—	0.90
中心沉降	0.02	2.14	6.16	1.34
最大沉降	5.99	17.20	12.40	8.32

表8 不同地基处理方案的经济性比较

Tab.8 Economic comparison of different foundation treatment methods

图10 采用EPS土工泡沫修筑屋顶泳池

Fig.10 Building pool by using EPS geofoam on roof

图11 上埋式构筑物顶部的不均匀沉降示意图

Fig.11 Schematic diagram of uneven settlement on top of buried structure

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