陳燕順

(江漢大學智能制造學院，湖北 武漢 430056)

1試驗分析

1.1原材料

在影響研究實驗中，原材料用到的是粘土、風化頁巖。在粘土中以CaO、Fe2O3、SO3、SiO2、Al2O3為主要成分；在風化頁巖中，則以SiO2、Al2O3、CaO為主要成分。其中的摻和料選取的是礦渣、水泥、粉煤灰。

1.2試樣制備

生土原材料為風化頁巖和粘土進行摻和所得，再添加摻和材料。在生土樣中的，含水量最佳，并通過模具(240 mm×120 mm×55 mm)來擠塑成型[3-4]。然后，統(tǒng)一放置在室溫下并且自然風干，一直到含水率在0.5%以下后，再統(tǒng)一測試抗壓、抗折與抗剪強度以及收縮變形。

1.3方法

根據(jù)國家統(tǒng)一規(guī)定的標準方法，來科學測試生土墻體樣本的抗壓、抗折與抗剪強度以及收縮變形度。

2結果分析

2.1抗壓強度基本影響情況

2.1.1 單摻

在單摻摻量控制是5%～12%時，伴隨礦渣摻量的增多，樣本抗壓強度先增后減；伴隨水泥的增多，樣本一直增大；但粉煤灰有增有降、無規(guī)律可循。所以，在抗壓強度方面，以粉煤灰最差、礦渣次之、水泥最高。所以一般不會單摻粉煤灰，原因就是在礦渣中存在超過粉煤灰的堿性組分。在進行夯實下極易和土體內部的氧化鋁、氧化硅進行反應，并形成固化物，而增強土體抗壓性能。同時，礦渣比表面積也超過了粉煤灰，在進行夯實下會更快反應。但在水泥中存在礦物成分卻會在水化反應中，緊固黏聚土粒子，出現(xiàn)越多的水化產(chǎn)物，就會產(chǎn)生越強的夯實性能。

2.1.2 復摻

在摻和料復摻時，土樣均在14d達到抗壓強度的最大值。復摻帶來的影響低于單摻水泥的影響，但超過了單摻粉煤灰。主要就是土體和水之間的具體結合形式、數(shù)量均不盡一樣。所以，在進行蒸發(fā)中，也會具有不一樣的速率。在土體留下的水分一樣時，在礦渣和生土粒子進行活性反應中，粉煤灰發(fā)揮出激發(fā)劑作用，并帶來了適合的反應條件，進而增大粒子黏聚力。伴隨黏聚力的增大，干密度也在增大，相應的抗壓強度也就越大。

2.2抗折強度基本影響情況

2.2.1 單摻

在單摻礦渣、粉煤灰5%～12%時，土樣均先增后降抗折強度，并且以8%最強。在土樣中摻入5%～12%的水泥量時，摻量越多抗折強度就會增大?？傮w上看，在單摻摻和料中，以粉煤灰最低、礦渣次之、水泥最高。其中的原因主要就是生土墻體中存在摻和料后，就會在夯實能量一樣時，向土粒子空隙填充細小微粒，以至于土粒子接觸微粒的面變大，并降低了空隙的量，進而增強了土樣的整體抗折強度。同時，在摻和料中還存在很多的CaO、土體SiO2、Al2O3，所以在進行夯實中會出現(xiàn)固相反應，而形成水硬性膠凝體，進而提升土粒子黏聚力，令土樣具有更強的抗折強度。此外，水泥能夠很好地適應生土，所以能夠發(fā)揮出更強的填充作用，所以，水泥可以用于顯著優(yōu)化生土墻體整體抗折性能。

2.2.2 復摻

伴隨礦渣、水泥的增多，生土樣本的抗折強度也變得更大。通過復摻摻和料，土樣抗折強度在28d上升至最大。主要就是生土材料中的固、液、氣占比會伴隨荷載及時間的推移出現(xiàn)變化。通過干燥蒸發(fā)，便能夠迫使土體液相位于土粒子與水的強結合態(tài)下。然后，土體中的氣相會變多，一旦受壓就會被壓縮，而緊密接觸固相粒子。同時，其中的缺陷也會擾亂氣泡、裂縫、界面等的應力分布。在高度異質性下，荷載不變下的土體局部應力也會變異明顯。當荷載消除后，便回復至原位應變。通過復摻摻和料，則可防止內部缺陷損傷或折斷生土墻體，但28d以后則會備受增大的抵抗變形所限制?？紤]到水泥改善能力優(yōu)于礦渣，并且復摻后具有更佳的改善效果，所以，水泥在提升生土墻體抗折強度上效果顯著得多。

2.3抗剪強度基本影響情況

在干燥狀態(tài)下，把素土與改性土(和入石子粗骨料、各8%的礦渣與粉煤灰以及5%水泥)進行養(yǎng)護28 d。再在100～400 kPa的正壓力下，統(tǒng)一測試改性以及硬化前后，這些生土墻體原材料的有關抗剪最大強度?？紤]到在干燥時養(yǎng)護28 d后統(tǒng)一進行的剪切試驗，因此，在正壓力是零時，各個生土試件也存在一定程度的抗剪切能力。這時可以認為其是生土位于初始狀態(tài)下的有關土體內聚力，以體現(xiàn)出不一樣土體在條件一樣下所具備的抗剪強度值。

基于剪切應力、位移下的縱、橫坐標，可得土體剪切應力和相應剪切位移之間的變化關系。據(jù)研究結論顯示，通過硬化生土試件來體現(xiàn)生土墻體的整體抗剪強度，得到大幅變化趨勢：伴隨剪切應力的持續(xù)增大，相應的剪切位移也越來越大；待上升至最大剪切應力以后，突然破壞試件，未持續(xù)變形延性情況；在摻和料與摻碎石的生土墻體中，剪切應力及其變形都獲得程度各異的提升。主要就是碎石表面十分粗糙，令顆粒間出現(xiàn)更強的三向嵌入，進而顯著增大了內摩擦角提升。土體抗剪強度并不會只由單顆粒強度決定，與顆粒間咬合力聯(lián)系更緊密。而通過適量的摻和料，則可令粒子間咬合力變得更大，而提升抗剪強度。

2.4收縮變形基本影響情況

2.4.1 單摻的影響

針對生土墻體原材料，一般都會在養(yǎng)護早期出現(xiàn)收縮變形。所以，在養(yǎng)護10d齡期內，展開土樣的收縮變形研究試驗。在單摻摻和料中，具有5%～12%的摻量時，相較于空白樣，試樣收縮變形出現(xiàn)大幅減小情況。針對單摻實驗，礦渣帶來的收縮變形影響效果最佳、水泥最差、粉煤灰次之。主要就是在生土孔中，空氣干燥后就會蒸發(fā)水分，進而縮小孔徑。在蒸發(fā)條件相同下，則會縮小收縮力。所以，為了降低收縮量，就應縮小生土毛細孔的孔徑及數(shù)量。在同樣夯實下，向土粒子空隙就會填充細小礦渣粒，而擴大二者接觸面積，降低土的孔隙量。其中，礦渣粒還會隔阻原來土粒子間距，而降低了毛細孔徑，所以會縮小土樣收縮變形。

2.4.2 復摻

在進行復摻后，土樣出現(xiàn)小于空白樣的收縮變形。根據(jù)試驗顯示的收縮變形結果可知，復摻土樣要較單摻土樣具有更大的收縮變形，但是，變化幅度卻并不顯著。無論改性與否，所有土樣的均在7 d之內發(fā)生收縮變形，然后就維持基本不變狀態(tài)。所以，無論降低生土墻體原材料的整體收縮變形，便需要在早期就積極進行養(yǎng)護，以便盡可能地防止水分過早失去現(xiàn)象出現(xiàn)。

3結語

綜上所述，在現(xiàn)代建筑工程中，生土墻體材料依舊是國內很多村鎮(zhèn)主流建筑材料。但是，這種建筑原材料在具體投入使用中，卻需要添加適量的摻合料來進行改性。所以，應按照摻合料影響生土力學性能的規(guī)律，來盡量優(yōu)化生土材料性能、增強其應用效果。