糯米浆三合土的物理力学性能研究

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我国偏远的贫困山区,限于经济水平,仍旧存在大量土木结构的房屋。这种传统房屋,虽然建造方便、工序简单、成本较低,但承载力低、材料性能离散性大,在遇到恶劣的自然灾害(如雨雪灾害、地震等)时极易发生受损甚至坍塌。如何提高这种房屋的承载力,保障群众的生命财产安全是一个迫切需要解决的问题。在我国的大量历史文献中均有提到,糯米浆三合土作为我国的传统胶凝材料,物理力学性能优良。许多文化遗址中均有其存在,且此种材料易于就地取材,施工方法简便易行。本文综述了国内外传统胶凝材料的发展过程、以及现代学者分别对此进行的研究。对于糯米浆三合土在我国城建、水利、墓葬工程等方面发挥的巨大作用进行了举例描述,并对糯米浆三合土的作用原理及其在文物遗址方面的修复应用作了简单的介绍。在此基础上,为了对糯米浆三合土的物理力学性能有更进一步的研究,本论文作了如下几个方面的工作:1.为了确定糯米浆是否能提高三合土的表面硬度,在三合土试块中,分别加入3%、5%、10%浓度的糯米浆,在自然条件下养护至不同龄期采用LX-A硬度计进行试验,结果表明糯米浆的浓度及龄期对三合土的表面硬度影响较大,在56天龄期左右,掺5%浓度糯米浆三合土表面硬度达到极大值。2.为了研究糯米浆三合土的力学性能,在液压万能试验机上进行了单轴抗压试验、劈裂抗拉试验,结果表明糯米浆三合土的承载能力明显高于未掺糯米浆的三合土。随着糯米浆浓度的增大,糯米浆三合土的抗压强度和劈裂抗拉强度呈先增大后减小规律;随着养护龄期的发展,初期强度增长较快后期逐渐减慢。劈裂抗拉强度值较低,约为抗压强度的10%,与抗压强度相比,受龄期的影响较明显。3.考虑到尚少有糯米浆三合土用于实际工程应用的研究,对掺有不同浓度糯米浆三合土墙体模型进行了静载试验,结果表明糯米浆三合土墙体的破坏过程,均可分为开裂、裂缝稳定发展、破坏3个阶段,但裂缝规模发展不同。糯米浆三合土墙体的承载能力明显高于未掺糯米浆的三合土墙体。与糯米浆三合土立方体试块的单轴抗压试验结果进行对比研究发现糯米浆三合土墙体模型的抗压强度要明显低于立方体试块的单轴抗压强度,糯米浆三合土墙体的力学性能极易受施工工艺、外界自然环境等诸多因素的干扰。4.在试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS对糯米浆三合土墙体模型在竖向荷载作用下的承载能力及变形特征进行数值模拟分析,结果表明糯米浆三合土墙体的力学性能要显著优于未掺糯米浆的三合土墙体。本文通过试验研究及有限元数值模拟分析表明掺有糯米浆的三合土力学性能得到了较大的改善,研究成果对农村民宅的加固改造具有重要的指导意义。
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