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摘要：聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrenc，简称EPS)是一种性能优良的轻质混凝土填料，具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能，能较好地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降，减少桥台的侧向压力和位移等问题。本文对轻质混凝土（EPS)在台背回填的应用谈一些看法。
关键词：水泥混凝土；沥青面层间；结合；处治
公路桥涵台背回填是一项容易被忽视又不易做好的工作，常因为多种原因而严重影响公路的使用性能。路面施工完成后，桥涵结构物台背回填区继续沉降，致使台背与结构物连接处出现台阶，车辆通过时易产生腾空跳跃现象，工程界通常称作“桥头跳车”。加强台背回填材料和技术的研究已成交通主管部门和科研机构的热点问题之一。
聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrenc，简称EPS)是一种性能优良的轻质混凝土填料，具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能，能较好地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降，减少桥台的侧向压力和位移等问题。本文对轻质混凝土（EPS)在台背回填的应用谈一些看法。
一、EPS的特性
EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成，聚苯乙烯颗粒中主要含有聚苯乙烯、可溶性戊烷(膨胀成份)和防火剂。在EPS的成型过程中，聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热气化，在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔。这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多其它土工泡沫材料所没有的特性。（一）密度 EPS的密度由成型阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决定，工程中常用密度为15 kg/m3和30kg/m3之间的EPS，目前许多土工工程中用作轻质填料的EPS，其密度常为20kg/m3，仅为普通填料的1/50～1/100，密度为EPS的一个重要指标与其各项力学性能有着密切的关系。（二）耐久性 EPS在水中和土壤中化学性质稳定，不能被微生物分解，也不会释放出对微生物有利的营养物质。聚苯乙烯本身是憎水的，而且EPS的封闭空腔结构也使水的渗入极其缓慢。EPS在紫外线(UV)照射下一段时间后表面由白色变为黄色，材料在某种程度上呈现脆性。因此，EPS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。 EPS在大多数溶剂中性质稳定，可耐受许多化学物质。在长时间暴露的情况下，石蜡油、蔬菜或动物的油和脂肪、柴油、凡士林可能破坏EPS的表面并导致收缩。EPS不耐有机溶剂，如汽车燃料油（汽油或煤油）、碳氢化合物、氯化碳氢化合物、酮、酯、许多油漆、粘结剂或清洁剂、无水冰醋酸、硝酸和硫酸等都会对EPS造成破坏。 （三）热稳定性 在75～80℃以下使用EPS，一般没有问题；温度接近150℃时，聚苯乙烯将熔化。如果附近有火源，EPS也可燃烧，但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后，3s内可自熄，且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。 （四）热传导性 EPS的封闭空腔结构决定了其具有优良的隔热性，因此EPS最初在道路工程中用于隔温层，以满足严寒季节对道路防冻的要求。正常情况下，EPS块体的质量吸水率不大于7％。由于封闭空腔结构的存在，水渗入EPS的速度非常缓慢，即使将EPS完全浸入水中，EPS也具有比土壤优越得多的隔热性。（五）力学性能 抗压强度是EPS作为路堤轻质填料的重要指标。边长50mm的EPS正方体试件在10mm/min的应变速率和典型条件(温度为23℃，相对湿度50％)下，采取应变控制形式的无侧限单轴压缩试验的应力－应变曲线，可以看出EPS在变形初始阶段表现为很好的弹性性状，在1％－2％的应变范围，EPS仍保持弹性性质，粗略估计，EPS的总弹性应变区域是其线弹性范围的2倍。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大。在压缩条件下，即使超出了线弹性范围，EPS仍保持弹性性质。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大，不同密度的EPS块体的应力－应变曲线见图1。 EPS在压缩条件下的屈服不是出现在某一点，而是在某一范围。屈服后EPS表现为屈服硬化，且开始阶段仍是线形的，斜率大约是线弹性阶段的5％。当应变继续增长，EPS呈现非线性，此时EPS的空腔结构已遭破坏，产生明显的塑性变形。在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。 吸水、低温、冻融循环对EPS的抗压强度没有不利的影响。相反，潮湿状态下EPS抵抗变形的能力甚至优于干燥状态。前者的抗压强度比后者要高出10％。隨着温度的下降，EPS的抗压强度还有所上升。典型试验条件下EPS抗压强度的变异范围大约为±20％。 在线弹范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。与抗压强度一样，吸水、低温、冻融循环对EPS的弹性模量也没有不利的影响。EPS的泊松比，由测试的径向和竖向应变计算得到。在0.07～0.11之间。 此外，有限的数据表明，在一定的密度下，蠕变的影响随温度的上升而增大；现场在寒冷气候下的观测结果也表明，温度下降，蠕变的程度也随之下降。 EPS在20kPa的静止竖向荷载的作用下的蠕变仅为百分之零点几，第1d产生的蠕变为0.08％左右。所以，EPS路基由蠕变产生的额外永久变形在路面设计中只有微小的影响。二、EPS的相关路用指标
（一）国外的相关路用指标 由于EPS在国内高速公路工程建设中的应用处于起步阶段，没有完善的EPS路用控制标准规范要求，目前国际上EPS路用性能控制标准有ISO（国际标准组织）、DIN（德国标准）、EN（欧洲标准）、JISK（日本标准）。各个标准之间并不统一，也没有完全的对应关系。（二）国内的相关化工指标 目前国内关于EPS的国家标准主要集中在轻工业部颁发的一些硬质泡沫塑料的相关试验和检测标准详见表2。 这些标准主要是一些化工行业标准，对EPS的工程应用性能只能起一些参考作用，其中某些试验方法可以进行借鉴，但相关要求不能作为工程标准规范来执行。 EPS在高速公路中的应用是工程学与化学的边缘科学，应在了解其主要化学行业标准的前提下，重视EPS的工程应用性能。
三、EPS在台背回填的应用 桥头跳车处治已成为养护管理部门的主要工作之一，每年因桥头跳车而增加的道路维修费用巨大，但又不能从根本上解决问题。建筑工程学院研究开发的利用废旧泡沫塑料制成EPS混凝土轻质填料处治桥头跳车技术，从控制软基的固结问题出发，利用EPS混凝土的低密度高强度，通过换填桥头路基降低路基重量，从而达到控制桥头沉降，缓解桥头跳车目的。
（一）施工准备工作
1．清除基坑底的虚渣、浮土、积水，并整平、夯实达要求的密实度。对于侧壁上的松软部分必须彻底铲除，直至符合《规范》和合同文件要求的密实度。
2．应对进场的原材料及时按批进行抽检，以保证原材料的质量符合要求。
3．应对施工设备进行全面检查和调试，保证处于良好状态。
4．应有充分的电源和备用设备，确保施工连续进行。 ⑤应备有足够的原材料和水。
（二）EPS混凝土配制
EPS混凝土所用原材料（水泥、砂）、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。按规范进行EPS混凝土的室内试验，确定了最佳的配合比，水泥：水：砂：碎石：EPS：外加剂= 280：146：226：336：14.6：6.0，现场抽检表观密度1 200 kg/m3，150 mm× 150 mm ×150 mm立方体的破坏荷载37 kN，劈裂强度0.8 MPa，拉弯强度1.51 MPa。
（三）混合料的浇筑
1．依据EPS混凝土轻质填料设计回填范围进行模板设计。
2．浇筑前应对支架、模板进行检查，并清除杂物和积水。模板如有缝隙，应填塞严密防止渗漏，模板内应涂刷脱模剂。
3．EPS混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，并应在下层混合料初凝或重塑前浇筑完成上层混合料。
4．在斜面上浇筑EPS混凝土时，应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层。
5．浇筑完成后，应及时用粘土包边并夯实，确保密实度，包边土厚度1 米。
6．当气温低于5℃时应停止施工。
四、结语
采用EPS轻质混凝土换填可以减小桥台后路桥沉降差，延续混凝土整体性能良好的特点，有效地解决台后填筑物对旧桥桥台推挤严重的问题，缓解桥头跳车现象；另外，通过与一般回填宕渣填筑台后路基产生沉降做比较，EPS轻质混凝土有明显的优势。
参考文献：
[1]孙筠，项贻强，唐国斌，张婷婷．软土地基台后回填EPS轻质混凝土沉降分析．公路交通科技，2010，（07）．
关键词：水泥混凝土；沥青面层间；结合；处治
公路桥涵台背回填是一项容易被忽视又不易做好的工作，常因为多种原因而严重影响公路的使用性能。路面施工完成后，桥涵结构物台背回填区继续沉降，致使台背与结构物连接处出现台阶，车辆通过时易产生腾空跳跃现象，工程界通常称作“桥头跳车”。加强台背回填材料和技术的研究已成交通主管部门和科研机构的热点问题之一。
聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrenc，简称EPS)是一种性能优良的轻质混凝土填料，具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能，能较好地解决软基的过度沉降和差异沉降以及桥台和道路相接处的差异沉降，减少桥台的侧向压力和位移等问题。本文对轻质混凝土（EPS)在台背回填的应用谈一些看法。
一、EPS的特性
EPS由聚苯乙烯颗粒发泡而成，聚苯乙烯颗粒中主要含有聚苯乙烯、可溶性戊烷(膨胀成份)和防火剂。在EPS的成型过程中，聚苯乙烯颗粒中的戊烷受热气化，在颗粒中膨胀形成许多封闭的空腔。这种均匀的封闭空腔结构决定了EPS具有许多其它土工泡沫材料所没有的特性。（一）密度 EPS的密度由成型阶段聚苯乙烯颗粒的膨胀倍数决定，工程中常用密度为15 kg/m3和30kg/m3之间的EPS，目前许多土工工程中用作轻质填料的EPS，其密度常为20kg/m3，仅为普通填料的1/50～1/100，密度为EPS的一个重要指标与其各项力学性能有着密切的关系。（二）耐久性 EPS在水中和土壤中化学性质稳定，不能被微生物分解，也不会释放出对微生物有利的营养物质。聚苯乙烯本身是憎水的，而且EPS的封闭空腔结构也使水的渗入极其缓慢。EPS在紫外线(UV)照射下一段时间后表面由白色变为黄色，材料在某种程度上呈现脆性。因此，EPS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。 EPS在大多数溶剂中性质稳定，可耐受许多化学物质。在长时间暴露的情况下，石蜡油、蔬菜或动物的油和脂肪、柴油、凡士林可能破坏EPS的表面并导致收缩。EPS不耐有机溶剂，如汽车燃料油（汽油或煤油）、碳氢化合物、氯化碳氢化合物、酮、酯、许多油漆、粘结剂或清洁剂、无水冰醋酸、硝酸和硫酸等都会对EPS造成破坏。 （三）热稳定性 在75～80℃以下使用EPS，一般没有问题；温度接近150℃时，聚苯乙烯将熔化。如果附近有火源，EPS也可燃烧，但由含有阻燃剂的聚苯乙烯颗粒发泡成型的EPS燃烧后，3s内可自熄，且阻燃剂对EPS的性能没有不利的影响。 （四）热传导性 EPS的封闭空腔结构决定了其具有优良的隔热性，因此EPS最初在道路工程中用于隔温层，以满足严寒季节对道路防冻的要求。正常情况下，EPS块体的质量吸水率不大于7％。由于封闭空腔结构的存在，水渗入EPS的速度非常缓慢，即使将EPS完全浸入水中，EPS也具有比土壤优越得多的隔热性。（五）力学性能 抗压强度是EPS作为路堤轻质填料的重要指标。边长50mm的EPS正方体试件在10mm/min的应变速率和典型条件(温度为23℃，相对湿度50％)下，采取应变控制形式的无侧限单轴压缩试验的应力－应变曲线，可以看出EPS在变形初始阶段表现为很好的弹性性状，在1％－2％的应变范围，EPS仍保持弹性性质，粗略估计，EPS的总弹性应变区域是其线弹性范围的2倍。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大。在压缩条件下，即使超出了线弹性范围，EPS仍保持弹性性质。随着EPS密度的增大，抗压强度和弹性极限也增大，不同密度的EPS块体的应力－应变曲线见图1。 EPS在压缩条件下的屈服不是出现在某一点，而是在某一范围。屈服后EPS表现为屈服硬化，且开始阶段仍是线形的，斜率大约是线弹性阶段的5％。当应变继续增长，EPS呈现非线性，此时EPS的空腔结构已遭破坏，产生明显的塑性变形。在线弹性范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。 吸水、低温、冻融循环对EPS的抗压强度没有不利的影响。相反，潮湿状态下EPS抵抗变形的能力甚至优于干燥状态。前者的抗压强度比后者要高出10％。隨着温度的下降，EPS的抗压强度还有所上升。典型试验条件下EPS抗压强度的变异范围大约为±20％。 在线弹范围内，EPS的模量值不变，当荷载超过比例极限后，EPS的模量值迅速下降。与抗压强度一样，吸水、低温、冻融循环对EPS的弹性模量也没有不利的影响。EPS的泊松比，由测试的径向和竖向应变计算得到。在0.07～0.11之间。 此外，有限的数据表明，在一定的密度下，蠕变的影响随温度的上升而增大；现场在寒冷气候下的观测结果也表明，温度下降，蠕变的程度也随之下降。 EPS在20kPa的静止竖向荷载的作用下的蠕变仅为百分之零点几，第1d产生的蠕变为0.08％左右。所以，EPS路基由蠕变产生的额外永久变形在路面设计中只有微小的影响。二、EPS的相关路用指标
（一）国外的相关路用指标 由于EPS在国内高速公路工程建设中的应用处于起步阶段，没有完善的EPS路用控制标准规范要求，目前国际上EPS路用性能控制标准有ISO（国际标准组织）、DIN（德国标准）、EN（欧洲标准）、JISK（日本标准）。各个标准之间并不统一，也没有完全的对应关系。（二）国内的相关化工指标 目前国内关于EPS的国家标准主要集中在轻工业部颁发的一些硬质泡沫塑料的相关试验和检测标准详见表2。 这些标准主要是一些化工行业标准，对EPS的工程应用性能只能起一些参考作用，其中某些试验方法可以进行借鉴，但相关要求不能作为工程标准规范来执行。 EPS在高速公路中的应用是工程学与化学的边缘科学，应在了解其主要化学行业标准的前提下，重视EPS的工程应用性能。
三、EPS在台背回填的应用 桥头跳车处治已成为养护管理部门的主要工作之一，每年因桥头跳车而增加的道路维修费用巨大，但又不能从根本上解决问题。建筑工程学院研究开发的利用废旧泡沫塑料制成EPS混凝土轻质填料处治桥头跳车技术，从控制软基的固结问题出发，利用EPS混凝土的低密度高强度，通过换填桥头路基降低路基重量，从而达到控制桥头沉降，缓解桥头跳车目的。
（一）施工准备工作
1．清除基坑底的虚渣、浮土、积水，并整平、夯实达要求的密实度。对于侧壁上的松软部分必须彻底铲除，直至符合《规范》和合同文件要求的密实度。
2．应对进场的原材料及时按批进行抽检，以保证原材料的质量符合要求。
3．应对施工设备进行全面检查和调试，保证处于良好状态。
4．应有充分的电源和备用设备，确保施工连续进行。 ⑤应备有足够的原材料和水。
（二）EPS混凝土配制
EPS混凝土所用原材料（水泥、砂）、发泡剂、外加剂应有产品合格证和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准。按规范进行EPS混凝土的室内试验，确定了最佳的配合比，水泥：水：砂：碎石：EPS：外加剂= 280：146：226：336：14.6：6.0，现场抽检表观密度1 200 kg/m3，150 mm× 150 mm ×150 mm立方体的破坏荷载37 kN，劈裂强度0.8 MPa，拉弯强度1.51 MPa。
（三）混合料的浇筑
1．依据EPS混凝土轻质填料设计回填范围进行模板设计。
2．浇筑前应对支架、模板进行检查，并清除杂物和积水。模板如有缝隙，应填塞严密防止渗漏，模板内应涂刷脱模剂。
3．EPS混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，并应在下层混合料初凝或重塑前浇筑完成上层混合料。
4．在斜面上浇筑EPS混凝土时，应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层。
5．浇筑完成后，应及时用粘土包边并夯实，确保密实度，包边土厚度1 米。
6．当气温低于5℃时应停止施工。
四、结语
采用EPS轻质混凝土换填可以减小桥台后路桥沉降差，延续混凝土整体性能良好的特点，有效地解决台后填筑物对旧桥桥台推挤严重的问题，缓解桥头跳车现象；另外，通过与一般回填宕渣填筑台后路基产生沉降做比较，EPS轻质混凝土有明显的优势。
参考文献：
[1]孙筠，项贻强，唐国斌，张婷婷．软土地基台后回填EPS轻质混凝土沉降分析．公路交通科技，2010，（07）．