试论砂土EPS颗粒混合轻质土的物理力学特性

【摘要】本论文以对EPS颗粒混合轻质土的介绍为起点，并分析了试论砂土EPS颗粒混合轻质土的试验，最后对试论砂土EPS颗粒混合轻质土的物理力学特性进行了探讨。

【关键词】砂土EPS颗粒，混合轻质土，物理力学特性

中图分类号： TU74 文献标识码： A

一、前言

混合轻质土作为一种比较理想的填土材料，在外岩土工程中发挥着极大的作用，由于我国在轻质土动力特性方面开展研究的时间较晚，成果相对较少，所以应用还不够全面，这就要求我们对砂土EPS颗粒混合轻质土的物理力学特性进行分析。

二、对EPS颗粒混合轻质土的介绍

基础填料为EPS球形颗粒、质料土，再配相应份额固化剂（本项目选水泥作为固化剂）和适量的水（一般参照最优含水量）均匀拌合而成的一种混合轻质土工材料。EPS颗粒混合轻质土系指土的主体选用EPS颗粒混合轻质材料填筑，封顶层、底部隔离层和土包边土（选用石灰土）填筑的土。它应具有一定的强度和安稳性，满足公路土的施工需求。EPS颗粒混合轻质土不一样于一般灰土土的特性，有必要按照规划需求，仔细做好施工前的准备工作，编制切实可行的施工组织规划并精心组织施工，健全科学的现场管理制度，坚持“质量第一”的政策，不断发挥工程的经济效益。EPS颗粒混合轻质土的规划与施工，应契合国家有关环保规定，应采纳必要措施，防止运送和施工进程中对环境的污染。EPS颗粒混合轻质资猜中的EPS颗粒需求具有质轻、阻燃、不可降解特性，满足这些条件的EPS颗粒都可以作为土轻质填料运用。施工中应尽量选用当地的土源（淤泥质土、粉砂土、吹填砂均可运用）作为质料土，制造EPS颗粒与质料土不一样体积比下的混合料，预先有必要进行击实实验，以断定EPS颗粒和质料土不一样体积比下的混合料的最大干密度和最优含水量。EPS颗粒混合轻质材料应在填筑进程中选用静力碾压机械进行不断的压实，并到达较高的密实度需求。在工程正式施工前，应选一实验段进行EPS颗粒混合轻质土的填筑实验，以断定EPS颗粒混合轻质填料的松铺系数、每层碾压的遍数、配猜中EPS颗粒的计量控制、配料成分均匀程度与压实度等规划参数。

三、试论砂土EPS颗粒混合轻质土的实验

1、试样制备

实验中LSES是由砂、水泥、EPS颗粒混合加水搅拌而成，水泥为南京地产雨花牌32.5#水泥，EPS颗粒为泡沫塑料厂所购，直径为2～4mm，密度为0.2g/cm3，按照表1的配比（编号中3个数字别离表明水泥掺量、水灰比和EPS颗粒含量）将各种组分混合，在搅拌器中搅拌5min后，分层填入模具中压实，再将做好的试样连同模具置于温度为20±2℃、湿度为99%的规范环境中维护24h后脱模，脱模后仍放在湿润环境中，以防止水泥发作干缩，维护至14d后取出实验。

2、实验条件

实验在河海大学和日本圆井股份有限公司一起研发的多功能静动三轴仪上完成，为研讨LSES动应力-应变特性，在围压σc别离为50，100，150，200kPa时，对试样分5级逐级加荷，5级的动剪应力比s别离为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5（s=σd/2σc），加荷频率为0.1Hz，每级加荷周数为30次。

3、实验进程

将维护14d的试样取出，置于饱满器中，放入抽气筒，用0.1MPa的压力抽真空1.5～2h，然后封闭真空泵，充水浸没12h。经过调查，一切试样饱满度仍很低，B值仅为0.4～0.6，这与董金梅[3]以黏土为质料土所制的LSES类似。在其研讨中饱满度也很低，彻底达不到饱满的规范，主要原因可能是EPS颗粒中封闭气泡不易在真空环境中紧缩，从而难以饱满。而经运用CO2和反压饱满后，效果仍不显着。因而，在实验中试样只能是处于非饱满的状况，因而无法剖析其孔压的发展规律。实验时，先在等向固结压力下固结安稳，然后在不排水条件下按预订的动剪应力比逐级施加动荷载。

四、物理力学特性

密度实验结果表明，EPS颗粒混合轻质土的维护湿密度在1.0～1.22g/cm3之间，只要一般土的60%～70%，表现了其轻质性。无侧限抗压强度实验结果表明，EPS强度在235～1665kPa规模改变，既反映了其高强性，也不断表现了其强度可调理性的长处。它们受到压实状况、含水率、固化材料的添加量的影响，分述如下。

1、击实的影响

在运用砂土作为质料土制造EPS颗粒混合轻质土时，假如不进行压实，EPS颗粒混合轻质土的构造很松懈，强度很低，假如过量压实，又可能会增大密度，影响其轻质性，因而需要对适合的压实条件进行研讨。

在实验室内是经过击实来模仿其现场的压实施工。由于击实能量过大会引起泡沫塑料颗粒破碎，所以，挑选较小的能量进行击实（约为轻型击实实验击实功的1/25～1/3）。选用Case-2的配比，运用三轴击样器进行击实，每层厚度为2.7cm，分3层击实，每层击实1，2，4，8次，换算得出的击实功在23.5～187.9kJ/m3规模内。

（一）、密度和强度

在泡沫塑料、水、水泥添加量相同的状况下EPS颗粒混合轻质土的无侧限抗压强度会由于击实功的不一样不一样很大。击实4次时无侧限抗压强度到达击实1次的2倍，在4次今后强度随击实功添加而添加的速度减慢，在击实次数为4次和8次之间，无侧限抗压强度相差很小，这说明层高为2.7cm时4次规范击实功下的强度提高的潜力现已很小。

在实验室内是经过击实来模仿其现场的压实施工。由于击实能量过大会引起泡沫塑料颗粒破碎，所以，挑选较小的能量进行击实（约为轻型击实实验击实功的1/25～1/3）。选用Case-2的配比，运用三轴击样器进行击实，每层厚度为2.7cm，分3层击实，每层击实1，2，4，8次，换算得出的击实功在23.5～187.9kJ/m3规模内。

在击实功效果下EPS颗粒混合轻质土的颗粒之间的间隙减小，密度增大。一起，颗粒之间的触摸面积添加，水泥反响生成的胶结物使触摸面衔接更牢固。关于恣意一个截面处，全部截面上的黏结力随之而添加，显着地提高了无侧限抗压强度，但当击实功到达相应的数量时，由于试样现已被不断压密，所以强度和密度的改变不显着。

依据无侧限抗压强度随击实功改变的状况，并参阅密度的改变状况，砂土EPS颗粒混合轻质土存在适合击实次数，也就是在获得较高强度的条件下不糟蹋击实功，本次的实验适合击实次数为3～4次。

（二）、应力-应变联系曲线

在击实次数从1次变到4次的规模内试样的强度和刚度都添加，塑性下降，与此相应试样的损坏应变减小。在击实次数为4次和8次之间时，试样的强度、刚度和损坏应变相差不大。

2、含水率的影响

实验中运用的砂为干砂，在制样进程中发现，添加水使砂的含水率为6.5%且水泥添加量介于100～300g时，搅拌物不可湿润，对比松懈，即便在击实后24h，颗粒间黏结力较小，在拆样时仍有砂粒和泡沫塑料颗粒掉落；当添加水使砂的含水率为19.5%时，在击实进程中呈现水泥浆渗出的表象，即“泌水”表象；当添加水使砂的含水率为26%时，泌水表象十分严峻，造成了水泥的损失和强度的下降。鉴于此，砂土EPS颗粒混合轻质土存在适合含水率。本次实验适合含水率在9.75%～19.5%之间。

（一）、密度和强度

在泡沫塑料、水泥添加量同样的状况下，EPS颗粒混合轻质土的无侧限抗压强度会由于含水率不一样而不一样。在EPS颗粒和固化材料添加量相一起，存在一个含水率，使得材料的强度最大，在此界说为砂土EPS颗粒混合轻质土的最优含水率。本次实验的最优含水率为13%。

在泡沫塑料、水泥添加量同样的状况下，EPS颗粒混合轻质土的无侧限抗压强度会由于含水率不一样而不一样。在EPS颗粒和固化材料添加量相一起，存在一个含水率，使得材料的强度最大，在此界说为砂土EPS颗粒混合轻质土的最优含水率。

（二）、应力-应变联系曲线

含水率对变形的影响显着，当含水率在6.5%～13%规模改变时，试样的强度和刚度都添加，损坏应变减小，脆性特性越显着；但当含水率在13%～19.5%规模改变时，试样的强度和刚度都下降，塑性添加，这进一步说明晰砂土EPS颗粒混合轻质土存在一个最优含水率。

3、水泥添加量的影响

在EPS颗粒添加量相一起，跟着水泥添加量的添加，试样28d密度值介于1.04～1.19g/cm3之间。跟着水泥添加量的增大，密度也呈增大趋势，但在水泥添加量介于150～300kg/m3之间时，其密度差值在0.01～0.08g/cm3的细小规模内波动，即水泥添加量对密度的影响不显着，这是由于在全部轻质混合土试样中，水泥添加量所占的份额较小。在砂和泡沫塑料的体积持平、水和水泥质量持平时，强度与水泥添加量之间的联系。在实验规模内轻质土的无侧限抗压强度跟着水泥添加量的添加而添加，其联系可用线性拟合。

五、结束语

EPS颗粒混合的轻质土是轻质土的一种，通过对试论砂土EPS颗粒混合轻质土的物理力学特性的分析，可以看出混合轻质土的作用，为今后在工程中对砂土EPS颗粒混合轻质土应用提供了理论基础。

参考文献

[1]韩磊，彭旭，魏巍，刘恩龙.砾石含量对成都粘土力学特性的影响[J].四川建，2013

[2]陈志波，朱俊高.宽级配砾质土三轴试验研究[J].河海大学学报，2010

[3]张小平，包承刚，李进军.泡沫轻质材料在岩土工程中的应用[J].岩土工程技术，2010

[4]白冰，陆士强.聚苯乙烯泡沫塑料的测试及其在土工中的应用.岩土工程学报，2010

[5]罗莜清.成都粘土的工程地质特性及其评价[J].地质灾害与环境保护，2010

作者简介：刘懿女汉安徽淮北人1990年在读硕士研究生，研究方向：地质工程灾害与评价