陕西生土民居墙体材料更新实验研究

摘要

传统生土民居既是西北地区乡村建筑文化的载体,还具有适应气候、生态环保、成本低廉等特性,因而目前依然有大量乡村人口居住其中。随着时代的进步,社会经济的发展,夯土、土坯这类生土民居逐步被建议砖混房屋所取代。传统的生土民居建筑环境质量低下,功能不全,抗震防水性能差,安全隐患多。然而生土建筑能够就地取材、技术简单、便于自建、冬暖夏凉,特别是在湿冷湿热气候条件下,生土墙体所特有的“呼吸效应”可有效平衡室内空气湿度、节约能源、有利于生态平衡与可持续发展,房屋拆除后的建筑垃圾可回填土地,这些都是现在建材所没有的。陕西地区北部干冷干热、南部湿冷湿热气候条件下,生土建筑的这些特点使得其显示出强大的生命力。在人们普遍关注能源危机、环境保护、可持续发展的今天,关注、研究、指导并帮助这些乡土建筑选择绿色进化的发展之路,是实现节地节能、保护环境支援的有效途。
　　本文以陕西南部地区生土建筑作为研究对象,从民居所在村落地域实际出发,通过对秦岭南部山区典型生土民居聚落白龙村的实地调研与生土民居墙体构造分析,并依据当地经济水平以及民居特征,在已有的研究基础上,采用交叉学科理论探讨麻草、淀粉两种生土墙体材料添加剂的改性方案,分析添加剂对生土墙体力学性能、热工性能的影响。
　　对素土、外掺0.3％麻草、外掺0.5%麻草、外掺3%红薯淀粉、外掺5%红薯淀粉的五种土样进行抗压、直接剪切、导热系数测定等试验,分析改性前后生土墙体力学及热工性能的变化,最后通过EcoTect软件进行热舒适度模拟。
　　实验结果表明,外掺质量分数为0.5%的麻草在文中几种试验改性方案中,改善当地生土抗压及抗剪强度效果最为明显,从抗压强度上可以看出,外掺质量分数0.5%麻草的改性生土,在最优含水率条件下夯实后,抗压强度达到4.13MPa,而素土为2.14MPa,强度提升93%;抗剪强度方面,外掺质量分数0.5%麻草的改性生土,在垂直压力为400kPa时抗剪强度达到237.14kPa,素土为136kPa,强度提升74%。
　　从导热系数的改性效果上看,外掺质量分数0.5%麻草的改性生土导热系数较素土下降11%。从室内全天室内逐时温度、全年温度分布分析、全年舒适时数以及围护结构保温隔热性能的模拟结果上均可看出,改性后的生土民居较改性前民居室内热环境更优,围护结构的保温隔热性能也更好。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2生土改性研究现状

1.3有关山地乡村生土建筑的思考

1.4本文研究的意义

1.5本文主要研究内容

第二章 生土建筑

2.1生土建筑概述

2.2生土作为建筑材料的特点

2.3生土建筑技术分类

2.4生土建筑地域文脉意义

2.5本章小结

第三章 陕南典型代表性生土村落调研

3.1陕南地区概况

3.2陕南生土建筑形成原因浅析

3.3村落实际情况概述

3.4村中夯土民居现状与存在的问题

3.5当地可用改性材料概述

3.6 本章小结

第四章 生土墙体材料改性实验

4.1 土的基本性质概述

4.2 实验方案

4.3 土样物理性质测定过程与数据分析

4.4 夯土单轴抗压实验

4.5 夯土直剪实验

4.7本章小结

第五章 改性生土热物理性能测试与热工模拟

5.1 热物理性能测试

5.2 改性生土民居热工模拟对比

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2未尽工作及研究的前瞻

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果

图表来源说明