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掺入工业废料的改性生土材料抗压试验 　　摘要：为合理利用废弃材料改善生土材料力学性能，通过在素土中掺入糯米浆、废玻璃渣和橡胶，形成改性土体材料，设计5种配合比方案，制作φ102mm×116mm圆柱体试块。通过对其进行轴心抗压强度试验，对比不同配比试件的试验现象、抗压强度、变形能力、荷载一位移曲线，分析不同掺合料的作用机理、研究不同掺料不同掺量对抗压强度的影响规律，提出了玻璃渣和橡胶掺量的合理范围。试验结果表明，在素土中掺入糯米浆能提高素土抗压强度，掺入糯米浆、玻璃渣和橡胶，可提高抗压强度和变形能力，但其抗压强度随玻璃渣和橡胶掺量的增多增至3.12 MPa后下降。 　　关键词：改性生土材料；抗压强度；变形能力；复掺；工业废料 　　中图分类号：TU361 　　文献标志码：A 　　文章编号：1674-4764（2016）06-0032-06 　　生土材料是人类应用最早的混凝土材料，是理想的保持生态系统平衡的建筑材料。生土材料具有便于就地取材、技?g简单、保温与隔热性能优越、绿色环保等优点，在中国西部干旱少雨的农村仍然有很多居民居住在生土建筑之中。土体本身是一个复杂而多样化的矿物混合物，生土建筑存在强度低、不耐水、稳定性差等缺点，是生土作为建筑材料存在的主要问题。通过添加掺合料，保持原生土材料的环保性能，同时改进和提高生土材料的力学性能，开发适用于乡村建筑的高性能生土材料。改性后的生土材料，可望推动中国农村建筑节能与生态可持续发展，对生土结构的发展有重要意义。学者们对于改性生土材料进行了大量研究，研究表明，在生土中掺入水泥、石灰等胶凝材料，可有效提高生土材料的力学性能；利用脱硫石膏、粉煤灰等工业废料改性生土材料，使抗压强度、耐水性及耐候性得到较大提升；掺人稻草、麦秸秆、狗尾草等植物纤维材料，可明显提高生土材料的变形能力。考虑到工业废料中玻璃渣强度较高，橡胶变形能力大，可作为生土改性材料，目前，在可查阅到的文献中，尚未检索到利用废旧玻璃渣和橡胶改性生土材料方面的研究。 　　本文选用糯米浆为土体粘结剂，尝试采用废旧玻璃渣和橡胶为掺合料，对改性生土试件进行轴心抗压试验，研究改性后生材料的抗压性能和延性比，通过曲线拟合寻求两种复掺材料在生土材料中的合理掺量，为生土材料改性研究和工程应用提供参考。 　　1.试验概况 　　1.1试验原材料 　　试验所用生土为粘性黄土，取自西安市未央区，所取生土过5mm标准筛，拌合水为普通的自来水；玻璃采用废弃的4mm厚普通浮法玻璃，将其碾压捣碎至粒径为3～5mm颗粒状；橡胶取自自行车修理处，将废旧自行车外胎用剪刀剪碎至径粒为2～3mm立体状；糯米浆采用东北糯米制备，参考文献[14]中糯米浆制备方法，称取150g糯米将其淘洗后放人钢制容器中，加入5kg清水后在容器上标定水位刻度，加热煮沸1h使糯米中的淀粉糊化，在此过程中要不断搅拌糯米浆并适时补充清水，保持水位在标定的刻度位置，冷却至室温后取上层清液，即浓度为3%的糯米浆。 　　1.2试件制作 　　将去除杂物后的生土放人110°C烘箱中干燥12h，得到干燥的生土，将玻璃渣、橡胶掺人干燥生土中充分搅拌，制作素土试块时向生土中加入13%清水，制作改性生土试块时加入13%糯米浆，配制含水率为18%的生土，使土样达到最优含水率以便夯实。试验参照《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）中击实试验，将预处理好的生土在0.561kJ夯实能量下于尺寸为φ102mm×116mm的圆柱形模具中夯筑成型，拆模后将试样放置于室温条件下养护一个月，测试其抗压强度。 　　1.3试验设计 　　单掺时掺人糯米浆改性生土材料，复掺时利用糯米浆、玻璃渣和橡胶3种材料对生土材料进行改性。生土作为主要材料，其含量不小于80%。废旧橡胶的强度较低，掺人过多不易夯实，因此，应控制橡胶掺量为掺人玻璃渣的10%。每种配比制作5个试件进行抗压试验。 　　1.4试件加载方案 　　试验采用长安大学土木工程材料实验室中YA-300型微机控制全自动压力试验机进行加载。正式加载前用1kN荷载预压3次，确保压力试验机正常运行并与试件紧密接触后开始试验。采用连续加载方式，设置加载速率为0.1mm/s，当试件承载力降低至原有承载力的90%时视为试件破坏，作为试验结束条件。 　　2.1素土试块试验过程及现象 　　文献[16]中对圆柱体素土试块进行了轴向抗压试验研究。在加载初期，试块近似处于弹性阶段（见图1）。当荷载约为峰值荷载的70%时，试件中部出现细小短裂纹；随着荷载的增加，裂纹扩展为明显的竖向裂缝；荷载达到峰值荷载时，有一段裂缝稳定期，位移变化较缓慢，当试件出现数条贯通裂缝时，位移迅速变大，荷载急速下降，直到试件被完全压坏，试件破坏过程表现出明显的脆性破坏特征。由于试验过程中仪器故