不同摻合料泥漿對土坯砌體及墻體力學(xué)性能影響研究.pdf

1、土坯房屋是用黏土泥漿將未經(jīng)焙燒過的土坯塊材砌筑形成承重墻體的建筑，它是傳統(tǒng)生土建筑的主要形式之一，其建筑材料取之自然、融于自然，具有節(jié)約能源、生態(tài)環(huán)保、保溫隔熱、冬暖夏涼、居住舒適等優(yōu)點，是真正的“綠色建筑”。除有相當(dāng)數(shù)量的土坯房屋存在于中國部分農(nóng)村地區(qū)外，土坯房屋這一綠色建筑形式也被應(yīng)用于旅游業(yè)、農(nóng)家樂、休閑場所等諸多產(chǎn)業(yè)。
　　由于土材料自身的力學(xué)特性等問題，土坯房屋在使用中存在許多病害，泥漿是砌筑土坯墻體的主要材料，對房屋整

2、體受力性能具有重要作用，因其強度及粘結(jié)性的不足造成的病害占相當(dāng)一部分，在極端荷載作用下破壞嚴(yán)重，給人們的生命及財產(chǎn)帶來巨大損失。現(xiàn)有研究表明，改變摻合料能夠較好的改善土坯房屋的受力性能，因此，開展不同摻合料泥漿受壓及其對土坯砌體、墻體受力性能的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。本文依托“十二五”國家科技支撐計劃課題——“傳統(tǒng)農(nóng)房建造技術(shù)改良與應(yīng)用示范”（課題編號:2015BAL03B03），以不同摻合料泥漿砌筑的土坯房屋為研究對象，采用試驗研究

3、和數(shù)值分析等研究手段，開展了以下工作，并獲得一些有益的結(jié)論:
　　(1)開展含水率試驗、篩析試驗、液塑限試驗、擊實試驗等物理性能試驗，得到土料天然含水率、最大干密度、最優(yōu)含水率分別為15.30％、1.79g/cm3、19.79％，其類別為粉質(zhì)黏土，粗砂含水率為6.03％。
　　(2)通過對含有4種不同含量摻合料（稻草定比0.5％，單摻粗砂含量30％、40％、50％、60％，單摻石灰含量2％、4％、6％、8％，復(fù)摻粗砂石灰時按

4、各自比例正交復(fù)摻）的泥漿立方體試塊進行抗壓強度試驗，探討了各摻合料的含量對泥漿受壓性能的影響，結(jié)果表明，單摻粗砂、單摻石灰及復(fù)摻粗砂石灰兩種材料時，試塊抗壓強度均與其含量呈三次多項式關(guān)系，單摻粗砂最優(yōu)配合比為40％，單摻石灰為6％，復(fù)摻粗砂石灰對應(yīng)含量分別為40％、6％;采用不同摻合料最優(yōu)配合比制作的4組試樣，進行三軸剪切試驗，獲取各組試樣的粘聚力和內(nèi)摩擦角，其中單摻40％粗砂的試樣粘聚力和內(nèi)摩擦角均有增加。
　　(3)選取泥漿抗

5、壓強度試驗獲得的各組摻合料最優(yōu)配合比，分別制備泥漿，砌筑4組土坯砌體，進行抗壓強度試驗，探討了不同摻合料泥漿對土坯砌體抗壓強度、彈性模量、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響。結(jié)果顯示，摻合40％粗砂的泥漿砌筑的土坯砌體，抗壓強度提高了15.4％，破壞位移增大4.6％，其對土坯砌體抗壓性能的提高最顯著:四組土坯砌體應(yīng)力應(yīng)變曲線均呈良好的二次多項式關(guān)系;稻草泥漿、石灰泥漿、粗砂石灰泥漿砌筑的土坯砌體彈性模量試驗值與計算值之比均為0.9倍左右，粗砂泥漿砌筑的

6、土坯砌體為0.78。
　　(4)通過土坯砌體抗剪、抗彎試驗，對比分析不同泥漿摻合料下土坯砌體的破壞過程、破壞荷載、破壞位移，探索了不同摻合料泥漿對土坯砌體抗剪、抗彎性能的影響。結(jié)果表明:土坯砌體抗剪抗彎均為脆性破壞;40％的粗砂泥漿砌筑的土坯砌體抗剪、通縫抗彎及齒縫抗彎強度均有提高，分別為32.1％、21.0％、59.1％。
　　(5)根據(jù)試驗確定的灰縫參數(shù)，建立ANSYS有限元土坯砌體分離式模型，模擬土坯砌體抗壓、抗剪試驗

7、，對不同灰縫參數(shù)下其應(yīng)力值、位移值進行分析，探索灰縫層強度對土坯砌體內(nèi)部受力狀態(tài)的影響。結(jié)果表明:土坯砌體受壓時，豎向灰縫部位出現(xiàn)應(yīng)力集中，等效應(yīng)力最大值出現(xiàn)在頂部灰縫部位，砌體在此處較易破壞;土坯砌體受剪時，易沿X向、Y向出現(xiàn)鼓脹，沿Z向中間皮土坯與兩側(cè)皮相交處產(chǎn)生相對滑移;豎向位移相同時，灰縫彈性模量大的土坯砌體受壓、受剪應(yīng)力值均增大。
　　(6)建立土坯墻體分離式有限元模型，模擬低周反復(fù)試驗，探索不同參數(shù)的灰縫對土坯墻體位移