摘 要：本文主要阐述了EPS泡沫轻质土配合比设计过程，从原材料的选择，配合比设计的优化选择，以及设计和施工过程中的注意事项，施工成型后质量的检查等方面进行了论述，为今后类似工程提供借鉴。
关键词：EPS泡沫颗粒 轻质土配合比 应用
1、EPS泡沫轻质土原材料的技术要求
a、EPS泡沫轻质土原材料：EPS泡沫颗粒和土
检测结果：土的比重为2.669，EPS泡沫颗粒堆积密度为15kg/m3。
b、技术要求：EPS颗粒掺入比(EPS颗粒堆积密度与原料土的体积比)一般为60:40、55:45、50:50，水泥掺量为4%、6%、8%。设计要求EPS泡沫颗粒轻质土干容重不超过11kN/m3(≤1.12 g/cm3)，7天无侧限抗压强度不小于0.2MPa，28天无侧限抗压强度不小于0.3Mpa，7天CBR达到10%以上。
2、EPS泡沫轻质土配合比设计的优化选择以及设计过程
a、根据原材料的密度结果，结合轻质土的设计要求，首先调试，初选EPS颗粒掺入比为70:30、65:35、60:40、55:45、50:50，水泥掺量6%进行重型击实试验，确定各种轻质土的最佳含水量和最大干密度。影响轻质轻质土的试样密度、强度因素主要有EPS颗粒添加量、试样养护环境及龄期等，同时水泥添加量对密度的影响不明显。
b、根据重型击实试验结果，由图1、图2、图3、图4、图5可见，EPS颗粒掺入比为70:30、65:35、60:40、55:45、50:50最大干密度分别为1.054 g/cm3、1.065 g/cm3、1.102 g/cm3、1.209g/cm3、1.240 g/cm3。。见表1
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EPS颗粒掺入比 |
最大干密度（g/cm3） |
设计压实度93%
干密度（g/cm3） |
设计要求（g/cm3） |
|
70:30 |
1.054 |
0.980 |
≤1.12 |
|
65:35 |
1.065 |
0.990 |
|
60:40 |
1.102 |
1.025 |
|
55:45 |
1.209 |
1.124 |
|
50:50 |
1.240 |
1.153 |
表1
采用重型击实试验方法确定EPS颗粒掺入比(70:30、65:35、60:40)的最佳含水量和最大干密度以及各种轻质土配合比的强度性能试验：7天无侧限抗压强度。按设计压实度(93%)计算不同水泥掺量的干密度，试件在20±2℃温度下保湿养生6d，浸水24小时后作7天无侧限抗压强度，另3个试件继续保湿养生后，作28d无侧限抗压强度试，试验结果见表2~表4：
EPS颗粒掺入比70:30击实结果 表2
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水泥掺量（%） |
最大干密度（g/cm3） |
最佳含水量（%） |
设计压实度93%干密度（g/cm3） |
7天强度（Mpa） |
28天强度（Mpa） |
|
4 |
1.056 |
16.6 |
0.982 |
0.16 |
0.22 |
|
6 |
1.054 |
16.6 |
0.980 |
0.26 |
0.31 |
|
8 |
1.057 |
16.4 |
0.983 |
0.34 |
0.40 |
EPS颗粒掺入比65:35击实结果 表3
|
水泥掺量（%） |
最大干密度（g/cm3） |
最佳含水量（%） |
设计压实度93%干密度（g/cm3） |
7天强度（Mpa） |
28天强度（Mpa） |
|
4 |
1.065 |
16.3 |
0.990 |
0.18 |
0.23 |
|
6 |
1.065 |
16.9 |
0.990 |
0.27 |
0.33 |
|
8 |
1.068 |
16.8 |
0.993 |
0.38 |
0.42 |
EPS颗粒掺入比60:40击实结果 表4
|
水泥掺量（%） |
最大干密度（g/cm3） |
最佳含水量（%） |
设计压实度93%干密度（g/cm3） |
7天强度（Mpa） |
28天强度（Mpa） |
|
4 |
1.100 |
16.8 |
1.023 |
0.19 |
0.25 |
|
6 |
1.102 |
17.5 |
1.025 |
0.28 |
0.35 |
|
8 |
1.103 |
17.3 |
1.026 |
0.39 |
0.44 |
其中混合轻质土EPS颗粒掺入比60:40的7天CBR比为：10.8%，满足≥10%。
c、确定最佳轻质土的配合比
EPS颗粒
掺入比 |
水泥掺量（%） |
最大干密度（g/cm3） |
设计压实度93%干密度（g/cm3） |
7天强度
（Mpa） |
28天强度（Mpa） |
|
70:30 |
6 |
1.054 |
0.980 |
0.26 |
0.31 |
|
65:35 |
6 |
1.065 |
0.990 |
0.27 |
0.33 |
|
60:40 |
6 |
1.102 |
1.025 |
0.28 |
0.35 |
d、 最终确定配合比为： EPS颗粒掺入比60:40;水泥掺量6%。
3、施工过程中的注意事项
a、EPS颗粒因质量轻，在装卸和运输过程中通常采用袋装。因此，事先应检查袋子的质量，包括牢固性和破漏洞情况。以避免颗粒跑冒、飞散等情况发生。
b、袋装EPS颗粒最好能随到随用，但由于混合轻质土的制备速度快，泡沫珠、土、水泥等混合材料应有一定储备，其中土、水泥均为工程常用材料，在此不另作规定;而对于EPS颗粒的存放，应考虑放在低洼或避风处，必要时采用加罩或压顶措施。保证其存放安全与稳定。
c、对于在运输存放或作业过程中，存在火灾隐患的可能时，泡沫珠所用原料宜选择阻燃型材料。否则应采用有效的防火措施。
d、EPS颗粒混合轻质土应采用连续式稳定土拌和机制作，确保生产的连续性，尽量缩短人造轻质土的施工间隔时间，以便于整体养生;
e、原材料添加与拌和时，为防上EPS颗粒飞散或上浮，宜对EPS颗粒进行预湿处理。通过EPS颗粒自身重量及预湿后的吸附性，使之顺利进入搅拌至均匀。室内试验拌和时，可先将水泥、水、EPS颗粒三者轻拌后，再加入土中拌和。室内试验得到的最终含水量，不能直接作为施工时含水量，施工时，应根据现场气候，原料土的天然含水量及施工和易性的需要作适量调整。
f、EPS颗粒混合轻质土经拌和均匀后，应采用自卸汽车快速运至工地，进行摊铺碾压，避免运输时间过长，发生EPS颗粒飞散现象，因此在运输途中还应采取加盖蓬布等措施。
g、现场摊铺可采用稳定土摊铺机、摊铺箱、平地机等，按规定的厚度进行施工，摊铺厚度一般不大于30cm。并应通过试铺试压，根据压实效果确定。
h、碾压可采用铲车，推土机，压路机等履带式和滚筒式压实设备进行，当摊铺厚度30cm时，一般碾压4遍可满足要求。
i、EPS颗粒混合轻质土施工后的表面保护十分必要。表面过分干燥会使材料分离，而雨水浸蚀会使固化材料流失。应采用土工布或塑料薄膜覆盖人造轻质土，养生期为7天。
j、为达到施工后的长期防变质要求，在路堤设置粘土包边，包边厚度为100cm。
k、人造轻质土现场质量管理，一般须进行压实后的密度测试和轻便触探试验，现场密度试验可用灌沙法和核子密度仪法，核子密度仪法简便，但应通过灌沙法来鉴定其相关关系。一般砂质土相关性比粘性土的相关性更优。在进行施工试验时，进行轻便触探测试，随着碾压遍数的增加，强度也随之增强，由此可得到强度和湿密度的相关关系，再与室内试件进行比较分析，以此进行强度和密度的控制。
4、施工后轻质混合土质量的检测以及质量效果
① 作为软基上路堤的填筑材料，可大幅度地减轻施加于地基的附加应力，抑制软基的破坏和沉降，增大道路的稳定、安全系数;
② 作为桥台等结构物背面的填筑材料，可大大地减轻路堤自重，降低地基应力，抑制软基的沉降，遏止桥涵连接路堤的沉降差，避免垂直错位，从根本上消除高速公路中的桥头跳车问题;抑制软基的侧移，使桥台等结构物几乎不承受土压力，提高结构物使用的安全性及使用寿命，从而可适度简化基础桩的结构设计。据初步调查，我省已投入运营的高速公路的维护管理费居高不下的主要原因是通过软基的桥头跳车问题、由于软基的沉降而引起地下结构物的侧移甚至破坏等问题没能找到行之有效的解决办法，每年为此付出的直接维修费用多达几亿元。所以仅软基这一领域就有着非常巨大的市场需求。
③ 在软基路段使用轻质土进行扩幅加宽填土，可大幅度地降低填土荷重，减少周围路基的沉降;且这种填土不需机械压实，施工时间短，振动、噪音低，可铅直填土等，特别适用于用地昂贵的道路改造及施工周期短的道路工程的加宽填土。这种填土材料还可用于挡土墙背的填土、陡峭地段的铅直填土、土坡稳定、埋管等工程的填土等，有着非常广泛的应用前景和社会经济效益。
5、结束语
EPS作为一种超轻质的路基填料，在国外有较为广泛的应用，实践证明在软基上修建高速公路使用EPS是可行的。目前仍有许多问题需要解决：
1)、对FPS在长期荷载作用下的性能缺乏深入的了解，应加强对长期荷载作用下的性能的发展和变化以及EPS的耐久性等进行进一步的观测。
2)、EPS代替普通路基填料填筑路基目前仍按照弹性层状体系进行设计，但是设计方法比较粗糙，相关设计指标尚不明确。
3)、EPS的施工方法、施工技术方案目前还处于摸索阶段，应根据实际情况进行进一步分析和总结。
参考文献
[1]路基轻质填料EPS的路用性能探讨，凌晨;
[2]嘉兴至绍兴跨江公路通道连接线EPS颗粒混合轻质土路基施工技术细则;
[3]气泡混合轻质土在练杭高速公路路基填筑中的应用;
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文章名称：
浅谈EPS泡沫轻质土配合比设计方法及其应用
文章地址：
http://www.qikanvip.com/tumugongcheng/4320.html
