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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 泡沫塑料微珠輕質(zhì)混合土在路堤減輕及建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本產(chǎn)品由再生泡沫塑料顆粒、原狀粉煤灰、水泥、砂土和水組成，通過改變其各組分的含量，可使其密度在0.3-1g/cm3,強(qiáng)度在800-2300kpa 范圍內(nèi)變化，用于路堤減輕及建筑節(jié)能上。
- 詳細(xì)介紹：
- 本課題研究泡沫塑料微珠輕質(zhì)混合土新型填土材料來實(shí)現(xiàn)路堤減輕。其主要特點(diǎn)是容重比一般的土體小得多，而強(qiáng)度和變形特性大大超過良好的土體。混合土由泡沫聚苯乙烯顆粒、土、水泥、粉煤灰、水和外加劑組成，通過改變水泥、泡沫微珠、土、粉煤灰的比例，可使其重度在3～11kN/m3范圍，強(qiáng)度可在800～2300kPa范圍內(nèi)自由調(diào)整，如此新材料的密度比一般的土體小得多，而強(qiáng)度和變形特性大大超過良好的土體。在橋頭填土中，采用輕質(zhì)混合土，可減輕地基的附加應(yīng)力，減少工后沉降差，緩解橋涵與路基間材料的剛性突變，起到隔振作用，從而解決“橋頭跳車”質(zhì)量通病；另外新材料具有自立特性，對(duì)臺(tái)背結(jié)構(gòu)物幾乎沒有土壓力的作用，可適度簡化結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)和擋土結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)物的使用壽命。 在建筑屋面保溫方面，目前屋面保溫材料大多采用聚苯乙烯泡沫塑料板，此種保溫板材雖然應(yīng)用廣泛但也存在一些缺陷。①它強(qiáng)度比較低，用于上人屋面時(shí)還通常需增設(shè)剛性加強(qiáng)層，不僅浪費(fèi)了材料，也增加了施工工序。②耐火性能比較差。建筑防火是非常關(guān)鍵的問題，聚苯乙烯泡沫塑料板的應(yīng)用使得建筑的防火能力下降，而且容易成為火災(zāi)蔓延的載體。③成本昂貴，聚苯乙烯泡沫塑料板由石油提煉生產(chǎn)，價(jià)格很高。 研發(fā)的新型保溫隔熱材料具有如下優(yōu)勢(shì)：①具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的上人屋面和屋頂?shù)妮p質(zhì)保溫材料，不用另外添加剛性加強(qiáng)層。②它的耐火性能、高溫下變形性能都要優(yōu)于聚苯乙烯泡沫板，可達(dá)到防火A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。③在使用時(shí)可以常溫現(xiàn)場(chǎng)配制，泵送現(xiàn)澆，根據(jù)結(jié)構(gòu)和保溫要求調(diào)整其密度和強(qiáng)度。④使用再生泡沫微珠顆粒、工業(yè)廢渣（粉煤灰）。降低材料成本，實(shí)現(xiàn)資源的再生利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本項(xiàng)目研發(fā)的泡沫塑料微珠輕質(zhì)混合土是由再生泡沫塑料顆粒、原狀粉煤灰、水泥、土和水及外加劑混合而成。采用免振現(xiàn)澆施工工藝用于路堤回填及建筑物有承載要求的上人屋面。代替土體用于路堤回填可有效降低回填部分與原土體之間的沉降差，解決“橋頭跳車”這一公路通病。建筑上替代目前常用的、昂貴的泡沫聚苯乙烯隔熱板，造價(jià)低廉，而且能達(dá)到建筑上的節(jié)能要求。 材料的配合比研究采用正交實(shí)驗(yàn)法，通過對(duì)多組配合比下的泡沫塑料微珠混合土密度、隔熱性、常規(guī)力學(xué)性能、流動(dòng)值及工作性進(jìn)行對(duì)比分析，選取材料各項(xiàng)指標(biāo)性能都較好的配合比進(jìn)行試驗(yàn)研究。 通過本課題的研究，可制備符合國家標(biāo)準(zhǔn)的新型材料。研制的新材料具有優(yōu)良的隔熱保溫性能，力學(xué)性能和耐久性能，密度小于土體密度，其成本大大低于現(xiàn)在廣泛使用的聚苯乙烯泡沫塑料板。 本項(xiàng)目完成后達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下： 項(xiàng)目指標(biāo) 密度 密度在0.4～1.0g/cm3 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 800～2300kPa強(qiáng)度等級(jí) CBR值 5～9% 隔(導(dǎo))熱系數(shù) 0.058～0.08W/(M.k) 耐火性 優(yōu)于聚苯乙烯板，達(dá)到防火A級(jí)要求 吸水性 吸水膨脹率≤1% 應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵可靠的保溫性能，可行的施工工藝 經(jīng)濟(jì)性 8～10元\m2 ，低于聚苯乙烯板30元\m2
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 高速公路軟弱土地基段和高填路堤“橋頭跳車”是建設(shè)管理者關(guān)注的質(zhì)量通病。橋頭跳車現(xiàn)象造成行駛車輛產(chǎn)生顛簸和跳躍，影響行車安全甚至造成交通事故。為解決這一問題，目前公路技術(shù)人員大多從軟弱地基本身處理著手，提高其承載力并減少工后沉降。但這不能完全解決容許工后沉降問題或過于保守造成巨大的設(shè)計(jì)浪費(fèi)。而此新材料從減輕路堤重量著手，能更有效解決以上問題。 在建筑節(jié)能方面，目前房屋屋面保溫材料大多采用聚苯乙烯泡沫塑料板，此種保溫板材雖然應(yīng)用廣泛但也存在一些缺陷。①強(qiáng)度低，用于上人屋面時(shí)還通常需增設(shè)剛性加強(qiáng)層。②耐火性能比較差。③成本昂貴，聚苯乙烯泡沫塑料板由石油提煉生產(chǎn)，價(jià)格很高。 新材料具有如下優(yōu)勢(shì)：①質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小，作為無屋面保溫材料，不用另外添加剛性加強(qiáng)層。②它的耐火性能優(yōu)于聚苯乙烯泡沫板。③在使用時(shí)常溫現(xiàn)場(chǎng)配制，可以自由調(diào)節(jié)其密度和強(qiáng)度。④可以大量回收利用白色垃圾（泡沫塑料）、工業(yè)廢渣（粉煤灰）。降低材料成本，實(shí)現(xiàn)資源的再生利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 完成階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 照片 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 通過改變水泥、泡沫顆粒、土、粉煤灰的比例，可使其容重在5～11kN/m3范圍，強(qiáng)度可在300～2300kPa范圍內(nèi)自由調(diào)整，如此新材料的密度比一般的土體小得多，而強(qiáng)度和變形特性大大超過良好的土體。在橋頭填土中，采用輕質(zhì)混合土，可減輕地基的附加應(yīng)力，減少工后沉降差，緩解橋涵與路基間材料的剛性突變，從而解決“橋頭跳車”質(zhì)量通病；另外新材料具有自立特性，對(duì)臺(tái)背結(jié)構(gòu)物幾乎沒有土壓力的作用，可適度簡化結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)和擋土結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)物的使用壽命。 目前在建筑領(lǐng)域，普遍使用泡沫聚苯乙烯板做為隔熱保溫材料。沒有直接利用泡沫塑料顆粒進(jìn)行保溫施工的先例。 新材料使用后以其強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可以完全省略傳統(tǒng)保溫材料的剛性加強(qiáng)層，簡化施工工序、節(jié)省建筑材料用量，降低成本。其次，傳統(tǒng)聚苯板的價(jià)錢為30元/m2,而新材料價(jià)格為8元/m2，新材料具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。另外，聚苯板原材料直接從石油中提取，是一種化工材料，新材料的推廣可以大大減少化工產(chǎn)品的使用，具有一定的環(huán)保效益。
同類課題研究水平概述
- 目前建筑上的保溫材料大多是一些特制的板材，如屋面保溫板，墻面保溫隔聲板材等，很少有直接應(yīng)用泡沫塑料顆粒為原料的產(chǎn)品。 所以其在做建筑保溫隔熱材料方面存在著巨大的增長潛力，應(yīng)用前景很可觀。其原材料取材方便（工業(yè)廢渣、廢棄泡沫打碎）不但變廢為寶，使成本低廉，而且有利于環(huán)境保護(hù)。另外其配制方法簡單、可在使用場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)配制，簡化施工工藝。因而具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。此外質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，使其成為一種較為理想的可用于建筑屋面的新型保溫材料。 上世紀(jì)七十年代以來，世界土木工程界開始尋求“不進(jìn)行地基處理的軟基處理方法”，即通過減輕上部填土重量來降低地基中的應(yīng)力水平，提高穩(wěn)定性和減少沉降，以解決“橋頭跳車”和局部軟基問題。70年代初，挪威、荷蘭等歐洲軟土國家就開始采用模壓法發(fā)泡聚苯乙烯—EPS來制作泡沫塑料輕質(zhì)路堤，但由于其價(jià)格過于昂貴而難以大規(guī)模推廣。針對(duì)泡沫顆粒的不足之處，80年代末，日本等國開始研究“輕質(zhì)混合填土”，即將土、砂和EPS球粒（或碎粒、片等）混合起來，再加入水泥、石灰等膠結(jié)材料，制成輕質(zhì)填土材料—SLS，SLS的密度雖然比純粹的泡沫顆粒密度大，但其強(qiáng)度大，價(jià)格低?？梢愿鶕?jù)具體工程條件來決定填土材料的密度、強(qiáng)度、壓縮模量。同時(shí)還能夠利用廢泡沫塑料和建設(shè)廢土，兼顧環(huán)境問題。由于這種材料具有快硬性，可以縮短填土施工工期，也可以與土工合成材料配合使用。目前在日本，SLS工法的應(yīng)用已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，除了用作公路建設(shè)中橋臺(tái)、擋土墻臺(tái)背的填土外，還可用作地下工程和管線工程的回填料。
