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，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題進行了系統(tǒng)地研究。 通過對夯土混合結(jié)構(gòu)受力特征分析，首次提出準剛性方案的設(shè)計概念，參照其它規(guī)范，針對不同層數(shù)、夯土性質(zhì)，提出夯土墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計可采用的兩種方法，并給出夯土承重墻抗壓承載力計算表達式及關(guān)鍵參數(shù)。 通過對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)測定的基礎(chǔ)上，對夯土材料抗壓強度進行了大量試驗，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、進行了較為全面的夯土改性試驗，包括單摻、復(fù)摻以及優(yōu)化等試驗，得到了改性材料與最佳性能對應(yīng)的品種及合理摻量。試驗表明，復(fù)摻優(yōu)化改性技術(shù)是提高夯土材料抗壓強度有效途徑。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度預(yù)測公式，為控制和評價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，利用計算機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。 通過對夯土及改性夯土材料進行反復(fù)加卸荷試驗，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)件的剛度計算提供了參考依據(jù)。 對硬化前后夯土材料抗剪強度分別進行了測試，得到了不同組成的夯土剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系，同時得到了夯土材料改性前后最大抗剪強度值，首次提出應(yīng)用硬化后夯土材料抗剪強度作為夯土建筑抗震設(shè)計取值的范圍與合理性，同時探索了利用摻入粗石料形成“粘土混凝土”

5、提高夯土抗剪強度的可行性途徑。 全面分析了夯土材料干燥收縮變形機理，試驗研究了外摻纖維、復(fù)合改性劑和粗石料對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程和解決夯土墻體開裂通病提供了基礎(chǔ)。通過對夯土建筑墻體材料的耐水性與抗凍性試驗機理的分析和測試研究，提出了改進其性能的方法和途徑。首次對夯土材料的耐久性參數(shù)進行了較為全面的試驗，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