生土建筑墙体改性材料探讨

生土建筑以其生态优势至今仍是国内外备受关注且广为采用的一种建筑形式,但是,传统的生土材料强度较低、耐水性差、体积稳定性差等性质限制了生土材料,乃至生土建筑的推广应用,目前用于生土改性的材料众多,本文从改性材料的改性机理和物性特征等力面,对多种常用的改性材料进行分析,为生土材料的改性研究,实地优选提供科学参考.     

改性生土材料最优含水量的试验测定

控制改性生土材料的含水量达到最优含水量,是提高改性生土材料密实度和强度的关键。对作为生土基材的黄土分别掺加不同比例的水泥,熟石灰,砂,麦秸,形成不同掺料不同掺量的改性生土材料。通过标准轻型击实试验,得到不同掺料不同掺量的改性生土材料的最优含水量及最大干密度,对试验数据进行分析,得到不同掺料改性生土材料最优含水量与掺量之间的关系,研究不同掺料对改性生土材料最优含水量的影响规律,给出不同掺料不同掺量的改性生土材料最优含水量的影响趋势、定量分析数据及估算公式。结果表明:加入水泥、石灰、麦秸的改性生土材料的最优含水量有不同程度提高;加入砂的改性生土材料的最优含水量有所降低。作为生土材料标准试验方法的前期试验研究,结论可为生土材料标准试验方法的研究提供依据,也可为实际工程中确定改性生土材料最优含水量提供参考。     

改性土坯建造的生土民居室内热环境研究

为了探索添加秸秆和水泥作为墙体改性材料对于生土民居室内热环境的影响,以重庆市北碚区清云峡村某改性生土民居为研究对象,依据实测的冬季室内外温度和围护结构热工参数,运用软件模拟的手段,通过与相同模拟条件下普通生土民居和砖砌民居的数据对比,依据相关标准和调研情况,对其进行冬夏季热环境评价.研究发现这种改性土坯建造的民居不仅保有生土夏季隔热的优势,同时较普通生土民居改善了冬季室内热环境,但室内冬季温度仍然较低,需要采取其他措施提高室内冬季热舒适性.     

关中生土材料改性试验研究

以关中地区的原状黄土作为基材,分别掺加不同比例的粉煤灰、水泥、石灰、小麦秸秆以及粘结剂、防水剂等,形成了不同的改性生土材料。同时,通过试验分别研究了不同配比对改性生土材料的力学性能及耐水性影响,研究结果表明最优配比下材料28d抗压强度可达19.4Mpa,抗弯强度达到3.1Mpa,抗压弯效果较好。可知粉煤灰、水泥、石灰、小麦秸秆等能够用于生土材料的改性,为关中地区生土材料改性研究提供理论支持及数据参考。     

新型生土材料的调湿性能及导热性

通过热物性参数实验、等温吸放湿实验、反问题法求解导热系数实验研究改性生土材料的热湿物性参数。研究结果表明,改性生土材料的蓄热量大、衰减大、热稳定性强。由等温吸放湿实验得到改性生土材料的等温吸放湿曲线和拟合公式,同时对比平衡湿度曲线,改性生土材料的吸放湿性能优于石膏板、水泥砂浆、混凝土。利用反问题法求解导热系数与温度、含湿量的关系得到相对湿度在98%时,改性生土材料吸湿平衡后的导热系数比同温度下干燥材料增长了75. 6%。     

关中农村地区生土墙体材料改性的试验研究

以关中地区的原状黄土作为基材,分别掺加不同比例的粉煤灰、水泥、石灰、小麦秸秆以及黏结剂、防水剂等,形成了不同的改性生土材料。同时,通过试验分别研究了不同配比对改性生土材料的力学性能及耐水性影响。研究结果表明最优配比下材料28 d抗压强度可达19.4 MPa,抗弯强度达到3.1 MPa,抗压、弯效果较好。可知粉煤灰、水泥、石灰、小麦秸秆等能够用于生土材料的改性,为关中地区生土材料改性研究提供理论支持及数据参考。     

生土结构的土料受压及受剪性能试验研究

对我国广大农村仍在使用的生土结构房屋的主要建筑材料——生土土料的受压受剪性能进行了试验研究。取西北地区黄土、麦秸、石灰等为原材料，分别制作素土试件、不同比例的麦秸土和石灰土试件。按土工试验规程进行土样的直剪试验、轴向抗压试验。通过直剪试验、轴压试验得到了土块的破坏形态、破坏过程、荷载位移曲线及土块的受压受剪承载力；分析了影响生土结构土料性能的主要因素，得出土的种类、土中掺料、土的含水率及土体垂直压应力等因素直接影响土的抗压、抗剪性能，麦秸、石灰等掺料能够改善土料性能等结论，为生土结构的墙体抗震性能、受力性能的研究提供了参考。     

陕南传统民居热舒适度调查及改造策略

对陕南青木川老街80户传统民居建筑现状及室内热舒适度调研数据进行分析,提出传统生土墙体及建造技术与陕南地区气候条件适宜性良好,建议更新技术手法并推广。针对生土墙体内墙饰面易脱落、室内通风不佳等问题,通过使用新型内饰面材料、改变门窗开启方式、在特殊部位加入通风装置等措施,实现对现存生土墙体的低成本改造。对已改变使用功能的荣胜昌旱船屋室内热环境进行抽样实测,分析影响室内热舒适度的主要因素并提出改善措施,减少室外温度交换,提高室内热舒适性。     

粉煤灰和炉渣改性生土坯抗压性能试验

目的研究粉煤灰和炉渣对改性生土坯抗压强度的影响,确定掺粉煤灰和炉渣改性生土坯的合理配合比,完善生土建筑规范的基础性工作,为改性生土坯砌块建筑建造和加固提供理论数据.方法对不同质量配合比的单掺粉煤灰、单掺炉渣和混掺粉煤灰、炉渣的改性生土坯进行抗压试验.结果随着改性材料掺量增大,单掺粉煤灰、单掺炉渣改性生土坯抗压强度呈增大趋势,其平均抗压强度最大值分别为3.99 MPa和4.57 MPa;混掺改性材料生土坯平均抗压强度大于单掺改性材料的生土坯,其最大值可达5.25 MPa,并随着粉煤灰质量比重增大而减小.改性生土坯的最优配合比为m(黏土)∶m(粉煤灰)∶m(炉渣)=0.47∶0.24∶0.24.结论混掺粉煤灰、炉渣对生土坯抗压强度的改性效果最佳,单掺炉渣次之,单掺粉煤灰最差;按最优配合比制作的改性生土坯,抗压强度满足自承重墙的空心砖MU5强度指标.     

四川丘陵区不同类型边坡土壤的团聚体差异性研究

在四川丘陵区的遂渝铁路遂宁站附近,以自然边坡的自然边坡土、铁路切挖边坡的岩石源植生土、铁路切挖边坡的农田源植生土3种不同类型边坡土壤为对象,对不同类型边坡土壤的团聚体差异性进行了研究．结果表明：岩石源植生土的水稳性团聚体含量显著小于农田源植生土,土壤结构破坏率表现为岩石源植生土〉自然边坡土〉农田源植生土．岩石源植生土、农田源植生土和自然边坡土的分形维数分别为2．605,2．700和2．706,岩石源植生土的分形维数显著小于农田源植生土和自然边坡土,而农田源植生土与自然边坡土的分形维数之间无显著差异．土壤颗粒平均重量直径和几何平均直径在不同类型边坡土壤之间存在显著差异,均表现为岩石源植生土〉自然边坡土〉农田源植生土．     

四川丘陵区不同类型边坡土壤的团体差异性研究

在四川丘陵区的遂渝铁路遂宁站附近,以自然边坡的自然边坡土、铁路切挖边坡的岩石源植生土、铁路切挖边坡的农田源植生土3种不同类型边坡土壤为对象,对不同类型边坡土壤的团聚体差异性进行了研究.结果表明:岩石源植生土的水稳性团聚体含量显著小于农田源植生土,土壤结构破坏率表现为岩石源植生土>自然边坡土>农田源植生土.岩石源植生土、农田源植生土和自然边坡土的分形维数分别为2.605,2.700和2.706,岩石源植生土的分形维数显著小于农田源植生土和自然边坡土,而农田源植生土与自然边坡土的分形维数之间无显著差异.土壤颗粒平均重量直径和几何平均直径在不同类型边坡土壤之间存在显著差异,均表现为岩石源植生土>自然边坡土>农田源植生土.     

浅析山区生土结构房屋墙体裂缝的成因及预防措施

生土建筑具有热工性能好，隔声性好，施工简单，造价低廉，冬暖夏凉，节能、环保，就地取材等优点，是山区特别是贫困的黄土高原地区乡村房屋最普遍采用的结构类型，在《宁夏彭阳县乡村住房情况调查项目》的调查中，发现居民房屋山墙（横墙）、纵墙出现多条裂缝，通过现场勘查和资料证明，房屋出现裂缝的原因除由于地质灾害引起的外，大多数房屋墙体出现裂缝是由于结构设计不科学、施工质量等存在隐患所致。本文主要在分析生土墙体裂缝成因的基础上，对生土结构房屋墙体裂缝提出一些具体预防措施，供山区居民在今后的生土建筑中做一参考。     

改良生土技术下的浙江省乡村建筑物化阶段减碳策略

针对当前浙江省乡村建筑物化阶段碳排放长时间处于较高水平的问题，在调整材料配比、做法的基础上，改良传统生土技术.首先，在建筑材料生产阶段，使用改良夯土、改良三合土、竹片泥墙、轻质填充土、生土抹面等代替工业材料；然后，在材料运输阶段，通过就地取材代替车辆运输；最后，将节省的造价用于抵消碳汇.为验证技术的有效性，依托泥土学校进行实践，研究结果表明：用改良生土技术建造乡村建筑能够在浙江省发挥显著的减碳作用，在浙江省乡村建筑物化阶段运用改良生土技术具有巨大减碳潜力.     

熟石灰-偏高岭土改性土应用于土遗址病害修复

【目的】探索适用于修复土遗址病害的改性材料及修复工艺。【方法】在素土（plain soil,P）中添加偏高岭土（metakaolin,MK）和熟石灰（hydrated lime,HL）,并基于室内试验研究两者的最优配比及综合工程特性;基于三类夯土墙模型试验研究改性材料的病害修复工艺及修复效果。【结果】1）当偏高岭土与熟石灰质量比为1∶1且两者的总占比为20%时,熟石灰-偏高岭土改性土（HL-MK改性土）的孔隙率较素土的大幅降低,其无侧限抗压强度约为素土的4倍,抗渗性能提高100倍,黏结强度是素土的1.2倍,崩解性也显著提高。2）基于夯土墙体掏蚀、表面剥蚀、裂缝三类病害的模型试验,分别提出了砌补、喷涂、注浆的修复工艺。基于上述工艺,墙体修复后的剥蚀率、裂缝扩展速率、温度梯度及湿度梯度显著降低。【结论】本文提出的HL-MK改性土最优配比及相应修复工艺可适用于土遗址病害的修复,能够为半干旱地区的土遗址病害修复提供科学依据。     

矿渣——桐油——糯米汁生土墙材性能研究

针对农村资源分布分散及区域经济发展不平衡等问题,开发高性能生土建筑材料具有重要意义。本试验以西安生土为主要原材料,以矿渣、桐油和糯米汁为参考系,测试了改性前后生土墙材的抗渗性、抗压强度,分析了添加剂对生土墙材基本性能的影响规律。     

改性膨胀土的工程性质研究

膨胀土具有较强的湿胀干缩性质,对建造在其上的建筑物有较强的破坏作用,因此在膨胀土地区进行工程建设时,通常需要向膨胀土中添加改性材料来改善其工程性质。分析了石灰、水泥、风化砂、粉煤灰、高炉水渣、水泥窑灰和碱渣等对膨胀土的水理性质、击实性质、胀缩性质和强度性质的改性效果。从微观结构的角度对膨胀土的改性机理进行了探讨,优选出了各改性材料的适宜掺量,为实际工程中膨胀土改性材料的选择提供了理论依据。     

基于青稞秸秆纤维及碎石的改性生土抗压性能试验研究

为寻求一种绿色、低成本、高性能的改性生土方式,以青藏高原独有的青稞秸秆、碎石为掺和料,研究单掺和复掺不同含量的青稞秸秆及碎石对改性生土的力学性能和变形性能的影响,制作100 mm×100 mm×100 mm立方体试件进行无侧限抗压强度试验,对比分析不同试件的破坏现象、抗压强度、变形性能、荷载—位移曲线。结果表明:单掺青稞秸秆可提高试件的抗压强度及变形性能,掺入1%青稞秸秆的改性生土试件抗压强度较素土试件可提高1. 17倍,峰值荷载对应的位移可提高0. 4倍;单掺碎石仅可提高试件的抗压强度,对土体的变形性能提升不大,掺入10%碎石的改性生土试件抗压强度较素土体试件提高1. 38倍;复合掺入0. 25%青稞秸秆和20%碎石改性试件成型较好、表面光滑无干缩裂缝,抗压强度和变形性能较素土体试件分别提高了2. 1倍和0. 3倍。因此复掺试件明显优于单掺青稞秸秆试件和单掺碎石试件,此配比可作为改性生土方法的最佳配合比使用。     

膨胀土CMA改性与石灰改性对比试验

针对典型中膨胀土、CMA改性土和石灰改性土，进行了基本物理特性、击实特性、胀缩特性、强度特性的对比试验研究．试验结果表明，CMA改性土的工程特性与石灰改性土具有相似的规律性：改性后自由膨胀率、液限、塑性指数和胶粒含量显著降低；胀缩性指标较改性前有大幅度下降；CBR值可达50％以上，浸水膨胀量小于1％，改性后其水稳定性较好．比较而言，石灰改性土的改性效果要优于CMA改性土，但两种改性土的胀缩指标和强度指标均可以满足规范要求．CMA改性剂作为一种膨胀土治理的新型环保性材料，具有一定的工程应用价值．     

攀枝花地区典型土体击实性能试验研究

攀枝花农村地区因受经济发展水平及地质环境等因素的影响,大多数农村居民仍在使用生土结构房屋,我国对生土建筑也没有统一的标准和规范.通过试验,研究了攀枝花市红格地区生土建筑用土的击实性能及土体抗压强度.     

CT技术下掺煤矸石和电石渣的生土材料损伤演化及孔隙研究

以煤矸石和电石渣作为生土改性掺料,通过对生土试件进行轴压下CT扫描试验,得到各阶段荷载作用下的应力-应变曲线、材料内部破坏过程、CT图像等。研究各扫描断面CT图像、CT数与试件破坏过程演化规律,分析CT图像、CT数和应力应变的关系,计算材料各断面孔隙率,引入损伤度来建立材料孔隙与损伤之间的联系。结果表明：在不同应力状态下,XY扫描断面CT图像中裂缝是由四周以环状的形式向内部延伸,YZ扫描断面的破坏从上下表面产生,试件内部的密实度高,试件边缘抵御变形能力相比内部较差。试件受“环箍效应”影响显著,试件底部CT数大于上部,但是XY-2断面CT数小于其它断面,出现大量孔隙和裂缝。低应力状态时,试件上部孔隙率变化大于下部,在峰值应力时,孔隙率波动明显,变化幅度为-43%~+500%。峰值应力后,试件上部孔隙率迅速减少,下部则相反。通过对无纲量损伤度的计算,损伤度表现出随应力的增加先增大后减小再增大的规律。本研究可为生土改性材料的损伤演化规律和材料的损伤本构关系提供参考。