不同摻合料泥漿對(duì)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(guò)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(diǎn)，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(guó)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(lè)、休閑場(chǎng)所等諸多產(chǎn)業(yè)。
　　由于土材料自身的力學(xué)特性等問(wèn)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(duì)房屋整

2、體受力性能具有重要作用，因其強(qiáng)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(cái)產(chǎn)帶來(lái)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(kāi)展不同摻合料泥漿受壓及其對(duì)土坯砌體、墻體受力性能的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)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(hào):2015BAL03B03），以不同摻合料泥漿砌筑的土坯房屋為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)研究

3、和數(shù)值分析等研究手段，開(kāi)展了以下工作，并獲得一些有益的結(jié)論:
　　(1)開(kāi)展含水率試驗(yàn)、篩析試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)等物理性能試驗(yàn)，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(guò)對(duì)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(shí)按

4、各自比例正交復(fù)摻）的泥漿立方體試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，探討了各摻合料的含量對(duì)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(shí)，試塊抗壓強(qiáng)度均與其含量呈三次多項(xiàng)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(duì)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(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)，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(qiáng)度試驗(yàn)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(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，探討了不同摻合料泥漿對(duì)土坯砌體抗壓強(qiáng)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(qiáng)度提高了15.4％，破壞位移增大4.6％，其對(duì)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(xiàng)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(yàn)值與計(jì)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(guò)土坯砌體抗剪、抗彎試驗(yàn)，對(duì)比分析不同泥漿摻合料下土坯砌體的破壞過(guò)程、破壞荷載、破壞位移，探索了不同摻合料泥漿對(duì)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(qiáng)度均有提高，分別為32.1％、21.0％、59.1％。
　　(5)根據(jù)試驗(yàn)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(yàn)

7、，對(duì)不同灰縫參數(shù)下其應(yīng)力值、位移值進(jìn)行分析，探索灰縫層強(qiáng)度對(duì)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(shí)，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(shí)，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(duì)滑移;豎向位移相同時(shí)，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(yàn)，探索不同參數(shù)的灰縫對(duì)土坯墻體位移