通过在土体材料中掺和粗砂、麦秸秆或生石灰等措施，来改善土坯砌块的受压承载力和变形能力，找出粗砂、麦秸秆或生石灰的较优掺和范围，为拓展土坯砌体房屋在地震区应用范围及保护地域特色生土古迹打下基础。

详细介绍：
1.问题的提出
生土建筑由于其卓越的物理性能、节能环保经济等特性，在新疆广大城镇地区得到居民的青睐。但历次地震灾害表明，有素土为材料建造的生土建筑其抵御抗震灾害的能力很弱。新疆又是经济欠发达环境脆弱地区，如何提高生土建筑的抗震性能，使得这一古老的建筑形式得以在地震区应用，是一个具有重要现实意义的课题。本项目本着环保、经济的原则，参考国内外的生土建筑的研究结果，提出采用在生土中掺合掺和粗砂、麦秸秆和生石灰来提高生土建筑的抗震能力。
2.试验研究的方案
为了确定三种掺和量的最佳质量比范围，在前期研究的基础上，参考国内外的研究成果和本试验研究所采集的土体材料的基本物理性能（如粘土含量、最优含水率、塑限指数等），确定的掺和量的比例分别如下：
麦草组：掺和量分别定为0.25%、0.5%、1.0%、1.5%；每种掺和量试块制作12块及对比试验素土12块共计60块；
石灰组：掺和量分别定为4%、8%、12%、16%；每种掺和量试块制作12块及对比试验素土12块共计60块；
粗砂组：掺和量分别定为50%、100%、150%、200%；每种掺和量试块制作12块及对比试验素土12块共计60块；
按高厚比β等于3制作了素土坯砌体试件合计6件，在砌筑土坯砌体试件过程中，在其浇注灰缝土体材料泥浆中加入1%的麦秸秆，用以抑制在土坯砌体灰缝中出现过多的裂缝。
3.试验研究的结果
3.1 素土试块的受压试验结果分析
素土试块其受力过程同素混凝土试块相似，同样经历弹性、开裂、脆性破坏3个阶段。试验加载初期，土体表现为弹性性能，随后经历屈服开裂。达到极限荷载时，素土破坏很迅速，呈现脆性破坏。
3.2掺和麦秸秆试块受压试验结果分析
加载初期，荷载与位移基本呈线性关系，可视为弹性阶段。当荷载加至极限荷载的40%左右时，试块开始发出细微的响声，并且出现少量细小裂缝。裂缝大多出现在边角处，相对稳定。随着荷载的增加，裂纹逐渐增多，边角出现掉渣，但与素土相比，明显很少。达到极限荷载时，试块没有出现明显的通缝，也没有立即破坏，而是试块中部凸起，仍可承受一定的荷载，表现为延性破坏。
3.3掺和粗砂试块受压试验结果分析
加载初期，荷载与位移基本成线性关系，视为弹性阶段，同素土相比，曲线较为陡峭，当荷载加至65%左右时，开始出现裂纹，裂纹多出现在试块边角处，随着荷载的增加，裂缝迅速延伸扩散，并形成通缝破坏，期间，试块出现多处脱落、溃散，表现为脆性破坏。
3.4土坯砌体抗压强度试验
土坯砌体试件破坏过程可以分为开裂、裂缝稳定发展、破坏三个阶段.荷载小于35%峰值荷载时，荷载-位移曲线不是线性关系，也表现出明显的下凸特征。当加载至45%极限荷载时，试件的正面与侧面中部单皮砖内出现细微竖向裂缝，并缓慢扩展，至60%峰值荷载时裂缝扩展至4-5皮，随着荷载增长，竖向灰缝由裂缝连通，局部少量剥落掉渣。.竖向灰缝不饱满处最容易先出现裂缝，侧面也是竖向灰缝主导裂缝走向裂缝的稳定发展阶段荷载-位移曲线接近于线性关系。当加载至85%峰值荷载时，荷载略有增长，位移增长加快，接近极限荷载时，试件突然破坏，边角局部压溃，试件正面与侧面均已出现较宽竖向裂缝，砌体试件已被分成若干小柱，后续溃散。
4.结论
掺和适量的麦草可以在略微降低土坯强度的情况下很有效地提高其延性，使其从脆性破坏转变为延性破坏，建议掺和量为0.25%左右。
掺和适量的粗砂可以有效地提高土坯的强度，建议掺和量为50%，由于其延性大大降低，故不宜在多震区单独使用。
掺和适量的生石灰即可以提高强度，也可以提高延性。从实验结果看，建议掺和量为12%-16%之间。
造成土坯砌体强度低的原因较多，诸如干缩产生的内部缺陷、砌筑质量和施工方法、强度测试方法、受压面平整度等。灰缝是很重要也最容易被忽视的一方面，尤其是竖向灰缝不饱满处形成应力集中。
土坯砌体抗压强度平均值的计算可采用本文（2）公式，由此得出的土坯砌体抗压强度平均值为0.76Mpa，基本符合试验值。
从土坯砌体试件的抗压结果看，无论是否掺和麦秸秆土坯砌体抗压强度都很低，因此不建议建造中使用湿法制作土坯砌筑承重墙。建议从生土料的颗粒级配、生土料中粘土含量、新的加强材料、新的生产工艺方面探究改善其力学性能。

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
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