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1 新型夯土墙的材料构成 以上的新型夯土墙材料构成是按照梯度功能设计的，所谓梯度功能材料，就是在材料的制备过程中，选择几种不同性质和功能的材料，通过控制材料微观要素（包括组成、结构以及空隙在内的形态与结合方式等）的分布形式，使得界面的成分和组织呈现连续梯度变化，既有效缓解界面过渡区应力（外应力、温差应力）集中，又在同一材料及其结构体中赋予不同功能（尤其是材料组分变化相对的两端）。上图所示：胶结材料部分可以提高夯土墙的强度、耐水性等，但同时也有干缩开裂、耐久性差等缺点。改性材料和砂石土可以有效抑制夯土墙开裂、增加夯土的耐久性，也可以激发胶结的材料的最大活性，并能替代部分胶结材料。在实际的夯土墙工程项目应用中，要根据施工用土的性质、工程质量要求和当地的施工环境，因地制宜、就地取材、超前思考、科学布局、充分沟通、掌握关键、过程受控、持续优化，合理设计配合比，科学试验，科学施工。必须做到：技术上可行，经济上合理。 2 土、 砂、石的要求及级配设计 2.1 粘土 ① 取土地点 适用于建造的土质位于种植层以下、岩石层以上。这是由于这一土层为无机矿物质，避免了种植层内有机物的生长对建造物的破坏。同时，这一土层的颗粒组成丰富，较为坚硬。 事实上，土是由不同粒径的颗粒组成，包括石块、石砾、砂、粉土和粘土。显然，因地质形成的差异，各地土质的颗粒组成比例也不同。因此，不同地区的生土应根据其颗粒组成的比例对应相应的建造方式。比如，颗粒分布均衡的生土适用于夯土建造，而以细小颗粒的砂和粘土为主的生土适用于作为抹面。（为了颜色好看，尽量选颜色深红或深黄的土最好，而且选好的土必须过筛，不能有土块） 夯土取自坡积而成的土比较好，其原因是不占或少占可耕农田还可以减少砂石的掺入量节省成本，分为坡积碎石土，坡积土石料、坡积砾石土。 ② 黏粒含量的测定 将土样过0.08mm筛，计算黏粒占总土样质量的比重。（用于夯土墙的土壤，黏粒含量不能超过30%） ③ 液塑限技术指标 液限（LL）和塑限（PL），两者之差为塑性指数（Ip） 优质夯土材料：Ip＜16% ；LL ＜36% 良好夯土材料：Ip=15%～30%；LL=36%～45% 不适用做夯土的材料：Ip＞30%；LL＞45% 2.2 粗砂 （普通粗砂即可，但为了颜色好看，尽量选黄色的砂） 2.3 碎石 粒径为0.5厘米到1.2厘米的碎石即可，但为了颜色好看，尽量选黄色或红色的碎石。 2.4 级配设计 土石混合料的最佳级配的设计主要是采集施工地夯土土料、碎石、砂等材料，对土（筛分过的细粒粘土）、石、砂这3种材料进行相关的配合比实验，常用的配合比有： 土：石：砂=6：2：2； 5：3：2 ; 5：2：3; 5：4：1; 4：4：2; 4：3：3 进而选出夯实之后密实度较高、强度较高且经济实惠的配合比。 3 改性材料简介 3.1 水泥 水泥稳定土做夯土墙的缺点包括：①脆性大，抗拉强度较低；② 塑指小的土，达不到好的稳定效果；③收缩系数大，易产生收缩裂缝；④ 兼容性差，有结构缺陷和结构缺陷；⑤施工期短；⑥ 水稳性和冰冻性差。 实验表明，含有10％～35％粉粒和粘粒的砂土和砂砾土，可用水泥稳定，但耐久性差。液限大于45％，塑性指数大于20％以上的土，用水泥稳定是不合适的。单一外掺水泥来做夯土墙是不行的，因为水泥和砂石能很好结合，但水泥和土是不能兼容的，后期的结构缺陷和排异缺陷非常明显。 3.2 石灰 石灰和土能兼容，但石灰改性的生土材料做成的夯土墙，耐水性差，非常容易开裂，前期强度低，在实际应用中受到限制。含黏粒成分少的土体不宜用石灰改性。 3.3 粉煤灰 通过试验研究分析得出，粉煤灰能减少开裂，但强度增长缓慢。随着粉煤灰掺量的增加，除个别（如云黄）土体与素土相比抗压强度无明显降低外，其它大部分土体抗压强度均有下降趋势。 3.4 石膏 脱硫石膏能调节夯土材料的凝固时间，但石膏单掺时无法改善生土材料的耐水性，加入激发剂后泛霜现象比较严重，在实际应用中受到限制。 3.5 高炉矿渣 矿渣能够提高生土材料的活性，且耐水性好。矿渣对收缩变形的改性效果最好，粉煤灰次之。为了得到强度高、软化系数高的材料，矿渣是比较理想的矿物外加剂。但掺矿渣依然无法解决夯土稳定性和耐久性的问题。 同种土质，掺矿渣的强度比掺粉煤灰的强度高，尤其是重夯下表现明显，究其原因，一是从矿渣的化学成分分析，矿渣碱性组分大于粉煤灰中的碱性组分，掺入后与土体中氧化硅、氧化铝在重夯下易于发生适量反应，产生固化产物，其粒子数量增多，抗压强度提高；二是从矿渣的比表面积分析，经测定矿渣比表面积达600kg/平方米，而粉煤灰仅为400 kg/平方米左右。比表面积大的矿渣在夯实下反应速率明显高于粉煤灰。数据表明，达到3MPa强度要求的最适合矿渣掺量大约为10%。 3.6 纤维 ⑴ 植物纤维 植物纤维主要有：①麻丝②稻草③麦秸秆④竹片⑤红柳⑥芦苇⑦葛藤⑧谷壳⑨锯末⑩麦糠 ⑵ 人造纤维 人造纤维主要有：①玻璃纤维②聚丙烯纤维③纤维素纤维④聚乙烯醇纤维 3.7 LD夯土专用土壤固化剂 LD夯土专用土壤固化剂是一款兼容并蓄、博采众家之长的产品，兼有水泥、石灰、粉煤灰、石膏、高炉矿渣等的所有优点，克服了这些材料的缺点，加入LD夯土专用土壤固化剂的生土材料强度和软化系数显著提高，收缩率明显减小，能抑制开裂，不怕水的浸泡和风雨的侵蚀，耐冻融，抗震性能好，经久耐用，而且还可以在不加颜料的条件下保持夯土色彩的多样性。 4 其它材料配比建议 水泥粉煤灰混合料的最佳配合比C∶F=1∶3～1∶5,水泥石灰粉煤灰混合料的粘结料最佳配比C∶L∶F=1∶2∶3～1∶4∶7。
麦秸秆掺量增加，会增加材料内部的孔隙，从而降低变形模量，当掺量达到1%时，麦秸秆的拉结作用使破坏趋于延性。 素土中淀粉的掺量在3%～4%为宜，高于5%掺量时，抗压强度增加缓慢，抗剪切强度有下降的趋势。 掺入0.5%的麻草/稻草（长3cm）的改性土，在最佳含水量条件下夯实后，抗压强度和抗剪强度效果最好。相比素土而言，抗压强度能提高约93%，抗剪切强度能提高约70%,掺入适量的淀粉（红薯淀粉或支链淀粉）或麻草（或稻草）在一定程度上均能提高生土墙体的抗压和抗剪性能，麻草的改性效果优于淀粉。（稻草的掺量以0.5%～3%之间根据土质寻求最佳掺量） |
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