eps泡沫板板怎么摞高

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聚苯乙烯eps泡沫板(Expanded Polystyrene简称EPS)是一种轻型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂同时加热进行软化,产生氣体形成一种硬质闭孔结构的eps泡沫板塑料。

其加工方法按发泡方式的不同可分为模式法与挤出法这种均匀封闭的空腔结构使EPS具有吸水性小,保温性好质量轻及较高的机械强度等特点。北欧在20世纪60年代后期开始将EPS用于土木工程1971年挪威国家道路研究实验室(NRRL)首次在FLOM大橋引道改造工程中用EPS代替1m厚普通填料,成功控制了桥头段的不均匀沉降因总体经济和质量效果好,20世纪80年代用量迅速上升瑞典、日本、荷兰等国家已在公路项目中使用EPS。我国1995年在杭甬高速公路望童跨线桥桥头路堤首次使用EPS

EPS的密度由成形阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决萣,一般介于10~45㎏/m3之间作为工程中使用的EPS表观密度一般在15~30㎏/m3。目前在道路工程中用作轻质填料的EPS密度为20㎏/m3为普通道路填料的1%~2%。密度是EPS的┅个重要指标其各项力学性能几乎都与它的密度成正比关系。

根据试验EPS在三向应力状态下和单向应力状态下的受压过程基本类似,当軸向应变εa=5%时应力应变曲线出现明显转折,EPS开始表现出弹塑性当围压很小时,对应力应变关系和屈服强度的影响是有限的当围压超過60KPa时,屈服强度明显下降显然与土的变化规律不同。当轴向应变εa≤5%时无论围压是多大,体积应变εv接近于轴向应变εa即EPS侧向变形尛,也即泊松比小

容重γ=0.2~0.4kN/m3的EPS的弹性模量Es在2.5~11.5MPa之间。广东省淡澳河大桥引道工程EPS填筑高度超过4m使用的EPS容重为0.2kN/m3。为最大限度地减少工后沉降,铺筑完EPS材料层后在其上填土1.2m进行预压。其中EPS材料层的压缩沉降平均为32mm可以算得EPS的弹性模量为2.4MPa,且EPS材料仍处于弹性变形阶段该路段于2000年10月试行通车,6个月后EPS材料层的实际压缩变平均值为8mm说明就EPS材料的使用实际效果看,作为路堤填料是成功的。

EPS自立性强,对高边坡的稳萣十分有利瑞典桥梁设计规范规定,主动、静止侧压力系数分别为0和0.4不必计算被动侧压力。由于EPS竖向受压后产生侧向压力小将EPS用于橋头段路基填料,可大大减少桥台的台背土压力对桥台稳定十分有利。

EPS块与砂的摩擦系数f对于干燥砂f为0.58(密)~0.46(松),对湿砂f为0.52(密)~0.25(松);EPS块与块之间f在0.6~0.7范围内

EPS的封闭空腔结构决定了其具有良好的隔热性,它用于保温材料最大的特点是其热传导率极低各种规格EPS板体其热传导率为0.024W/m.K~0.041W/m.K。

EPS为热可塑性树脂应在70℃以下使用,以免受热变形和强度降低同时利用这一特性可采用电热丝加工。生产中可添加阻燃剂形成阻燃型EPS。阻燃型EPS离开火源3s内自行熄灭

EPS的空腔结构使水的渗入极其缓慢。根据挪威与日本实测资料EPS吸水率(吸入的水量相當于它的容重的百分数)不浸泡在水中时为1%以下;地下水位附近的为4%以下;长期浸泡在水中的为10%左右。由于EPS的容重比土体的容重低得多吸水引起的1%~10%的容重增量对工程影响可忽略不计。

EPS在水中和土壤中化学性质稳定不能被微生物分解;EPS的空腔结构也使水的渗入极其缓慢;长时间受紫外线照射,EPS表面会由白色变为黄色且材料在某种程度上呈现脆性;在大多数溶剂中EPS性质稳定,但可溶解于汽油、柴油、煤油、甲苯、丙酮等有机溶剂这说明EPS填料需要良好的保护层。

2.1 铺设EPS隔热层、防治路基冻害

在多年冻土地区修筑道路将会引起局部环境的改變导致多年冻土的融化,使道路产生严重的病害甚至破坏传统的整治冻害方法如垫板、注盐、换土、铺炉渣等方法效果都不理想。

由於EPS材料中内壁气泡为封闭状互不相通,吸水率小抗冻性好,保证了在浸水条件下仍具有良好的隔热性能青藏公路昆仑山越岭地段EPS板隔热路基试验(1990)研究表明,6cm厚的EPS隔热层可减少地表向深层的热流量减小地下多年冻土层上限的下移,可减缓多年冻土层的冻融保持線路结构的稳定和减小变形。该研究成果在楚玛河引道、红梁河桥桥头引道及老温泉地区等路段得到了推广应用从工程现状看,路面坚實平整路基稳定,路基、路面整体强度满足设计要求

2.2 减小路基沉降、防止或处治路基失稳

在软土地基上修筑路堤,因为普通填料密度夶其自重产生的地基附加应力较大,常会造成路基过大的不均匀沉降和沉降量由于EPS密度小,具有超轻质特性在进行一定深度的换填後可有效减小路堤自重,降低地基附加应力减少软土地基路堤沉降,提高地基的稳定性填筑10m高的EPS路堤大约相当于10cm高的低填土路堤荷载,路堤荷重大大减小因此在斜坡地段修筑EPS路堤可有效防止滑坡产生,提高高路堤的抗滑稳定性

EPS施工不需特殊机械,人力即可施工速喥快,适用于抢险救灾对于大型机械难以使用的场所更适合,可现场加工切割以适应场地地形要求。甬台温高速公路台州段一期工程K42+650~K42+800段1998年8月软土路基施工中因填筑过快,造成路基滑塌地面上拱60cm。由于工期十分急迫现场受104国道及外侧厂房的限制,最终选用EPS轻质材料填筑路堤最厚处为6层,最薄处为1层填筑共计用量为7295m3,同年10月填筑完毕该路段自1998年底建成通车至今,沥青混凝土路面平整使用状况良好。

2.3 防止桥头跳车、减小桥台的侧向位移

由于桥头(桥台与路基交界处)位置的特殊性路基填筑施工质量难于控制,并且桥台与路堤結构的差异,使得在桥头处容易产生不均匀沉降, 这对道路寿命、行车舒适性和安全性影响极大减小或控制桥头处的差异沉降是在软基上修建路堤的难题。由于EPS自重极轻将其用作桥头处的填料,可有效地减小沉降差;同时因其自立性好也可大幅减小路堤对桥台的侧向压力,减小桥台的侧向位移

杭宁高速公路湖州段新田圩桥(桥中心桩号K57+010)两侧桥台台背填筑过程中,桥台发生位移根据工期和已采取的地基处悝情况,采用了EPS轻质路堤的处理方案新田圩桥两端EPS路堤各长约22m,填筑厚度自桥台处由6层(层厚48.5cm)逐级过渡为1层,共计用量2332m3该EPS工程于2000年3月開始施工,5月全部填筑完成同年底竣工通车。目前沥青混凝土路面状况良好桥头路段无跳车现象。

2.4 修建直立式路堤

在山区陡坡地段、城市道路建设中为减少占地和增加美观,可利用EPS自立性强、侧向变形小的特点修建直立式路堤对于公路工程扩建,EPS不仅可以减少新老蕗拼接带来的差异沉降还可放陡边坡,甚至做成直立式边坡这对于减少二次征地,节约宝贵的土地资源是十分有利的

2.5 减小对地下或鄰近建筑物的影响

路堤下埋设的刚性结构物上部土体与两侧土体的不均匀沉降,往往会在结构物顶部产生过大的附加压力垂直土压力系數可达1.2,填土较高时甚至可达2.0即在结构物顶部存在应力集中现象,从而造成地下结构物开裂、破坏用EPS代替填土铺筑于结构物顶部,可改善结构物上应力分布,大大减轻结构物所受的土压力土压力系数可降至0.3。

在城市地区的某些地段进行路堤施工时为保护地下市政设施與邻近建筑物的安全,不允许对地基进行扰动类加固处理但又要控制路堤沉降,EPS作为路堤填料可有效减轻路堤重量,达到控制沉降目嘚上海浦东世纪大道原水管渠段[12],采用EPS对管区上部土方进行置换再在EPS上覆土用于绿化种植。不仅使原水管渠得到充分有效保护保证叻原水管渠的正常供水,而且满足了广场总体规划设计使世纪大道总体构思得到实现。

沪宁高速公路拓宽工程实例

沪宁高速公路主线全長284.21km穿越广阔的水网地区,沿线软土地基长92.29km沪宁高速公路扩建以路基两侧拼接加宽为主,由双向四车道对称拓宽为8车道两侧各加宽8.25m。茬软土地基上进行路堤拼接后拼接荷载所引起的沉降增量,对老路基而言呈反盆形分布,在路中心最小两侧拓宽形成的断面形心垂線处最大。这将会引起新、老路肩与老路堤中心间差异沉降的产生极易导致老路基、路面的拉裂。为减少差异沉降江苏段拓宽工程试驗段在K0+000~K0+300、K0+800~K1+440、K1+600~K1+770(其中包括桥头、箱头和一般路段)范围内采用EPS作为一种比选方案进行路堤填筑试验研究。

3.1 路堤的断面结构型式

试验段EPS蕗堤填筑高度3~5m当采用斜坡式时平均地基压力为40.15~55.02kN/m(包括EPS外侧1.5m厚包边土),采用直立式边坡时平均地基压力为26.23~28.24kN/m该试验段EPS路堤的设计,为充分发挥EPS密度小、自重轻路堤沉降少,自立性强的特点采用了直立式边坡和新型肋板式挡墙结构。这样既减少了EPS用量又不必进荇地基处理,还减少了公路扩建的二次征地面积节约了宝贵的土地资源。

为了提高板整体性能便于吊运,在预制板的中间设置加劲肋肋板的板厚10cm,肋宽40cm高15cm,预制板总宽1.8~1.9m预制肋板立放于专设的立板基础上,预制板之间采用现浇连接结构段长度取10m,结构缝处宽度5cm用沥青封闭。

为防止EPS在重负荷作用下侧向变形对预制板产生较大的侧向压力在EPS与预制板之间预留5cm的间隙,使肋板处于不受或少受侧压仂状态间隙处铺设一层垂直向土工布。

在EPS顶面与路面结构层之间现浇一层厚20cm的钢筋混凝土盖板使EPS均匀承受上部荷载。预制板与现浇盖板之间的二期混凝土应尽量安排在路面结构层施工后期浇筑,这样可使EPS的垂向、侧向变形充分发挥减小现浇盖板以及上部结构分配至預制板里的垂向作用力。

3.2 防撞护栏的设计

对于边坡为1:1.5的路堤可以采用一般高速公路上使用的波形护栏来进行设计。而对于挡墙结构當发生交通事故时,存在更大的安全隐患为了防止车辆冲出路面,应采用安全性更高的桥式护栏或加强型的波形护栏

桥式护栏可以预先在预制板内伸出钢筋,同预制板、盖板的二期混凝土同时浇筑连接由于汽车在撞击时会产生强大的冲击力,有将EPS顶部的混凝土结构段拉出路面结构层的危险因此必须对混凝土盖板进行抗滑稳定验算。根据试验表明桥式护栏是安全的。

在EPS路堤的填筑过程中必须重视EPS哃一般填土路段的连接问题。EPS同土路堤的纵向连接段应设置一过渡段即将EPS块体以台阶的方式与土路堤过渡相连,横向亦如此同时在铺砌时应采用EPS块体纵横向交错铺砌,以利于EPS块体的受力和变形连续

对于纵横坡的调整,有两种方法可供选择:一是采用底层调坡根据实際路面的纵横坡,通过EPS底部的整平砂层来放坡采用这种方式,上部的竖向荷载将倾斜作用于EPS块体EPS块体将受到一水平分力的作用,不利於EPS的受力但损耗小。为了改善EPS块体的受力特性可采用底层水平铺筑,顶部的EPS块体切割成小的异形块通过小台阶的方式来调整横坡,該法EPS受力条件好同时施工方便,是较好的调坡方案但损耗较大。

由于EPS属超轻质材料若浸在水中,将受浮力的影响EPS的上部结构将受箌垂直向上的荷载,使新老路基连接处结构层内产生拉应力和剪切应力严重时将会产生纵向裂缝、错台。因此EPS的施工基准面必须高于最高地下水位最小安全距离S同时在施工基面上填筑一层石灰稳定土,彻底隔离地下水的影响然后进行排水砂层的施工,砂层同时起整平莋用以利于EPS块体的铺设。

对于施工期的排水主要是避免雨水对EPS块体的浸泡和雨水在新老路基的交接处渗入老路基,对老路基造成损害为此必须在坡脚处设置临时排水沟,防止路基积水施工后必须用土工布将EPS块体和老路的开挖台阶覆盖,防止雨水的浸入为了防止雨沝对老路基的侵入,并防止砂层被雨水冲蚀EPS与台阶之间的孔隙应采用素混凝土填实。

营运期的排水是影响其使用质量的主要因素因此必须特别重视。为了防止雨水通过路面结构层渗入路堤内部EPS长期吸水而造成自重增大,因此在现浇钢筋混凝土板和顶层EPS之间加铺一层防滲土工布路基排水可通过在施工基面上设置20~30cm的砂垫层来排水,同时需与原路的排水砂层和台阶处的砂层接通对于直立式结构,由于砂层无法与外界接通可通过预埋PVC管或塑料盲沟来排水,其底部高程应在排水沟底面以上10~20cm防止排水沟的雨水倒灌。

为了充分发挥EPS的超輕特性最大限度的降低地基应力,有时需要对地基进行开挖置换此时应设置横向排水通道,为了避免边沟过深可考虑在边沟以下设置纵向排水盲沟,将路基下的雨水排出

由于EPS很轻,采用人工铺筑关键是平整度控制与联结牢固。EPS块体铺设在施工基面上施工基面必須保持干燥状态。块体铺设时不准拖拉机和其他重型机械直接在EPS块体上行驶。EPS块体自下而上逐层错缝铺设整体铺筑质量很大程度取决於施工基面和最下层的铺设精度。

EPS块体之间的缝隙和错台应尽可能的小最下层由垫层来调整,中间各层则采用无收缩水泥砂浆调平为防止EPS块体互相错位,块体各层之间采用双面爪型联结件在顶面及侧面采用单面爪型联结件,在最下层EPS块体与施工基面和土基之间采用销釘联结

在最上面一层EPS块体的顶面,要浇筑一层钢筋混凝土板它不仅可以改善EPS的受力特性,使行车荷载和上部路面结构荷载均匀扩散防止由于应力集中而造成EPS的破坏,还使EPS块体形成一个良好的整体,防止有害物质侵入EPS块体

EPS作为一种超轻质的路基填料,在国外有较为广泛嘚应用实践证明,EPS有着隔热性好、自重轻、自立性强等优良性能对解决路基冻害、桥头跳车、路基失稳、新老路基拼接等问题有良好嘚处理效果。但由于国内使用EPS修建路堤的时间不长,对EPS本身的性能也缺乏深入全面的研究,在使用过程中尚有许多需要解决的问题,概括起来主偠有以下几点:

(1) 目前国内EPS主要应用于包装行业和建筑行业在公路中应用还较少。EPS较高的价格限制了其大规模的使用有待研究生产性能哽好、价格较便宜的EPS产品。

(2) 对EPS在长期荷载作用下的性能缺乏深入的了解,长期使用后的残余变形和使用寿命还有待观察应加强对重复荷载、冲击荷载作用下EPS性能的长期变化情况的研究,同时应研究多种荷载形式共同作用下EPS性能的变化发展。

(3) 应及时制订参照标准便于工程施工Φ进行质量管理。

EPS作为一种新型轻质工程材料正日益受到工程界重视

先说结论除非材料差异巨大,否则厚度对板材的抗弯能力影响更大

因为板材受压时,板材的上半部分承受压力下半部分承受拉力,中心部分几乎不受力所以最佳嘚材料分布方式都是尽可能的让材料分布在远离中心线的位置。日常我们见到的很多结构都使用空心管就是这个原因

简单做了个有限元汾析,这样可以更直观的看出差异

这是20mm厚的板子应力情况 这是30mm厚的板子应力情况

在同样载荷条件下,30mm厚的板子应力只有20mm厚的板子的44%

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