改性黄土力学性能研究和砌块优化设计

摘要

生土建筑属于绿色节能建筑，取材简单，对环境没有污染，是一种可持续发展的建筑形式。但生土材料的力学性能和耐久性较差，因此如何提高生土材料的力学性能成为一个关键问题。本文针对西北地区的黄土进行改性试验研究，并对黄土砌块进行优化设计。研究的主要内容有：　　在了解黄土基本物理性质的基础上，通过添加水泥、土壤离子固化剂等外加剂，并采用压实的物理方法对黄土材料进行改性。对改性的黄土材料进行抗压强度试验、抗折强度试验、干缩试验和吸水试验，根据试验结果拟合出黄土材料的应力-应变关系，通过有限元软件对应力-应变关系进行模拟，验证其正确性。在国内外现有的一些砌块形式和尺寸的基础上，提出一种新型砌块形式：砌块截面为正方形，中间及两侧开圆形的洞口。采用多目标优化方法对砌块尺寸进行优化。砌块中部的孔洞采用灌浆的形式，并对灌浆的砌体进行有限元分析，模拟其抗压强度和抗剪强度破坏形式。　　通过黄土材料的改性试验结果，最终选取外加剂掺量为5%水泥+0.018%离子固化剂，并给出了黄土材料应力-应变关系的具体表达式。对砌块进行优化时，选取的目标函数为抗压强度、热工性能和相对质量，并考虑的砌体的抗压以及抗剪强度，通过定量的分析，最终得出砌块合理尺寸。

目录

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第一章 绪论

1.1生土建筑概况

1.2 生土建筑的震害特点

1.3 生土结构的研究现状

1.4 本文研究背景和主要内容

第二章 黄土材料改性试验

2.1 概述

2.2 外加剂加固土的机理

2.3 黄土的物理性质试验

2.4 击实试验

2.5 第一阶段抗压强度试验

2.6 第二阶段抗压强度试验

2.7 抗折强度试验

2.8干缩试验

2.9吸水试验

2.10 本章小结

第三章 改性黄土材料的应力-应变关系

3.1 改性黄土材料的应力-应变关系拟合

3.2抗压强度试验有限元模拟

3.3 本章小结

第四章 砌块的优化设计及砌体模拟

4.1 概述

4.2 砌块形状的确定

4.3 砌块尺寸的确定及优化

4.4 砌体抗压强度模拟

4.5 砌体抗剪强度试验模拟

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文