傳統(tǒng)夯土民居生態(tài)建筑材料體系的優(yōu)化研究.pdf

1、重新審視生土居住建筑在處理人與自然、資源能源關(guān)系方面的生態(tài)建筑觀念和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，尋求改善生土居住建筑室內(nèi)環(huán)境和提高生土建筑質(zhì)量的技術(shù)途徑，對(duì)傳統(tǒng)居住建筑的基礎(chǔ)研究和發(fā)展有著重要意義。 生土建筑從形式上分為掩土建筑、土坯建筑、夯土建筑，其中夯土建筑為我國(guó)西部地區(qū)(陜西、云南、新疆、甘肅、寧夏、青海)至今廣大鄉(xiāng)村廣為采用的一種居住建筑形式。 本文從夯土建筑的結(jié)構(gòu)體系分析出發(fā)，結(jié)合不同地域建筑特征，針對(duì)夯土建筑所用夯土材料的力學(xué)

2、性質(zhì)、耐久性質(zhì)以及夯土材料的改性問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。 通過(guò)對(duì)夯土混合結(jié)構(gòu)受力特征分析，首次提出準(zhǔn)剛性方案的設(shè)計(jì)概念，參照其它規(guī)范，針對(duì)不同層數(shù)、夯土性質(zhì)，提出夯土墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可采用的兩種方法，并給出夯土承重墻抗壓承載力計(jì)算表達(dá)式及關(guān)鍵參數(shù)。 通過(guò)對(duì)影響夯土墻體材料性能內(nèi)外因素的綜合分析，在南北不同地區(qū)土質(zhì)性能指標(biāo)測(cè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)夯土材料抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了大量試驗(yàn)，考慮到未改性夯土難以滿足承重夯土構(gòu)件的各種性能要求，本文首次

3、進(jìn)行了較為全面的夯土改性試驗(yàn)，包括單摻、復(fù)摻以及優(yōu)化等試驗(yàn)，得到了改性材料與最佳性能對(duì)應(yīng)的品種及合理?yè)搅俊Ｔ囼?yàn)表明，復(fù)摻優(yōu)化改性技術(shù)是提高夯土材料抗壓強(qiáng)度有效途徑。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法首次提出了夯土墻體材料抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式，為控制和評(píng)價(jià)夯土建筑承重墻體材料的質(zhì)量提供了科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)。 在歸納前人對(duì)土體材料本構(gòu)關(guān)系理論研究基礎(chǔ)上，依據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到夯土及改性夯土材料等效荷載與變形分布曲線，利用計(jì)算機(jī)軟件首次建立了夯土材料單軸受壓應(yīng)力-

4、應(yīng)變本構(gòu)模型。 通過(guò)對(duì)夯土及改性夯土材料進(jìn)行反復(fù)加卸荷試驗(yàn)，分析了夯土材料彈性范圍的應(yīng)力變化，首次定量地提出了承重夯土材料的彈性模量取值范圍。為夯土墻構(gòu)件的剛度計(jì)算提供了參考依據(jù)。 對(duì)硬化前后夯土材料抗剪強(qiáng)度分別進(jìn)行了測(cè)試，得到了不同組成的夯土剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系，同時(shí)得到了夯土材料改性前后最大抗剪強(qiáng)度值，首次提出應(yīng)用硬化后夯土材料抗剪強(qiáng)度作為夯土建筑抗震設(shè)計(jì)取值的范圍與合理性，同時(shí)探索了利用摻入粗石料形成“粘土混凝土”

5、提高夯土抗剪強(qiáng)度的可行性途徑。 全面分析了夯土材料干燥收縮變形機(jī)理，試驗(yàn)研究了外摻纖維、復(fù)合改性劑和粗石料對(duì)自由收縮變形的影響規(guī)律，首次提出夯土材料允許自由收縮變形的限值。為定量地研究夯土材料干燥收縮過(guò)程和解決夯土墻體開(kāi)裂通病提供了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)夯土建筑墻體材料的耐水性與抗凍性試驗(yàn)機(jī)理的分析和測(cè)試研究，提出了改進(jìn)其性能的方法和途徑。首次對(duì)夯土材料的耐久性參數(shù)進(jìn)行了較為全面的試驗(yàn)，得到了在采用一定的改性材料和改性措施作用下的夯土材料