EPS板材料特性及其岩土工程应用概述

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1、广东建材2011年第6期综合论述EPS板材料特性及其岩土工程应用概述姜峰林(广东省冶金建筑设计研究院)摘要：发泡聚苯L烯E％(ExpandedPolystyrene)扳是一种封闭多扎的聚合物材料．具有密度小、强度高、压缩变形太，保％隔热和缓冲晤振等材抖特性。本文结☆EP5氍的±P过程目村料礅绗掏特性，简述TEPS扳的物Ⅲ力学特性．井对EPS扳在软基*Ⅲ、边坡稳定、诛七路基、地埋结构物减荷H厦结构％振等等岩±T程领域的应用及机4做T茼要概述。关键词t岩土I程；发泡聚革L烯{EPS：±[泡沫：材料特性各种聚合物泡沫材料，例如聚乙烯．聚丙

2、烯和聚苯乙烯等，自从19世纪60年代挪威首先用作隔热材料成功解决道路珠害问题以来，已广泛应用于岩士工程领域。1992年，泡沫材料被j

3、=l类为土工合成材科，井正式命名为“土工泡淋”，即geofo硼。EPS板是一种封闭多孔的轻质材料，即常见的泡沫包装材料，属于聚合物的一种．具有密度小、压缩变形大、保温隔热、缓冲隔振等材料特性，同时叉具有定的结构强度，可以用来解决许多岩十工程rtl难以克服的问题，如用于软基处理、边玻稳定、冻土路摹、地埋结构物减荷以投结构龋振等方面1。-。此外，EPS板生产丁艺简单，价格低于其它种类的聚合物泡诛。冈此，E

4、PS板成为¨前土小工程中应川较广的。种十工泡沫。1EPS板生产过程EPS的成品为长方体板村，整个生产过程分为聚苯乙烯(PolyStyrene，缩写为PS)珠粒的聚合与Ps珠粒发泡成型曲个阶段。Ps具有一个或三个单体不断的重复连接聚台而成的长链分子聚台物，其化学组成为C8H81“．如图1所币。节寥回+躺一⋯*日-图1PS珠柱的聚合厦化学组成Ps珠粒的原料为苯乙烯单体，多采用悬浮聚台的方法生产。苯乙烯单体在机械强烈的搅拌F分散为沛状液滴，借助于悬浮荆的分敏作用使其悬浮于水中，在定的温度．压力及引发剂的作用下，策合为直径约06～l嘶的白色

5、Ps球形珠粒。图2为Ps珠粒生成EPS板村的牛产过程，整个过程分为颗粒预发泡、熟化(吸收空气)、模型制造三个步骤。预发泡是采用蒸汽加热Ps珠粒使上膨胀到一定程度；预发泡后的珠粒需要F存段时间．以吸收空气进行熟化，防止成型后的收缩；然后将膨胀后的泡沫球粒浇筑进不同尺JfF』模且里进行塑膜，常用的模塑方法是蒸汽加热模压法：EPS扳材玲却成型后即可进行脱模。巾翮l圈2EPS板抖成型过程2EPS板物理力学特性21微结构特性EPS扳材山完全封闭的蜂寓状多血状体颗粒胶结而成，每个颗粒又是由许多封闭蜂窝状的气室组成，见幽3。番个颗粒之间具有相瓦琏

6、通的孔隙，空气占整个EPS扳体积的9跳咀上。EPS板这种特殊的结构型式．使其具有密度小、保温隔热、缓冲隔振等特点。EPS板封闭的空腔结构可阻止多而体颗粒自身吸水．虽然颗粒间联通的孔隙可以吸收部分水分，但所占比例较小，因而吸水性极小．属于惜水性材料，f7_梦嘈曩图3EPS板材料结构组成2．2密度综合论述广东建材2011年第6期密度是EPS板的一个重要指标，其各项力学性能与之有着密切的关系。EPS板的密度由发泡成型阶段PS珠粒的膨胀倍数决定，珠粒膨胀的直径越大，EPS板的密度越小，反之则密度越大。EPS板常用密度范围为lO--一30kg

7、／m3，最大密度可达60kg／m3。岩土工程中用作轻质填料的EPS板，其密度约为20kg／m。左右，密度仅为普通填料的l／50～l／100。2．3耐久性EPS板在水和土中的化学性质稳定，不会被微生物分解，但白蚁和食木蚂蚁利用EPS板保温性能好的特点而筑巢取暖，会对EPS板造成一定的破坏，可以在材料生产过程中加入添加剂来预防虫蚁。经紫外线照射一段时间后，EPS板材表面会由白色变为黄色，使材料在某种程度上呈现脆性[3]。因此，EPS板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，工程应用时应采取保护措施，减小紫外线照射。EPS板

8、在大多数溶剂中性质稳定，但可被汽油或煤油溶解。EPS板具有稳定的化学性质，不能自行降解，随意丢弃会给环境造成严重的污染，工程中所废弃的EPS板材料应将其回收，进行改性再次利用，以便最低限度的减少对环境的污染[划。2．4吸水特性由于颗粒之间有少量孔隙联通，因此EPS板具有一定的吸水性。材料密度越高珠粒间孔隙越小，吸水性也越低。挪威国立公路研究所研究后得出以下结论：在地下水位以下埋置9年的EPS板，最大吸水率仅为体积的10％，而在发生周期性干湿变化的状态中，EPS板最大吸水量仅为体积的4％。可见，EPS板的吸水性很小。2．5热稳定性与保

9、温隔热EPS板在温度为75。C～80℃的环境下可以正常使用，但当温度接近150℃时，聚苯乙烯将会熔化，如果附近有火源，EPS也可燃烧，添加阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS板燃烧后，3s内可自熄，阻燃剂对EPS板的性能没有不利的影响