不同成型工艺对生土材料力学性能和微观结构的作用
不同成型工艺对生土材料力学性能和微观结构
的作用
随着可持续发展和低碳经济的深入人心，发展低能耗、低排放、低污染的建筑材料成为建材业
“ ”发展的必然选择，人们开始重新审视 生土 这一古老的建筑材料，认识它是一种节能、环保、
绿色的建筑材料。生土材料除具有保温、调湿、通风、防火等功能，更重要的是成本低、能耗
低并且能够在其服役结束后重新回归自然。但传统生土材料强度低、易变形和耐水性差的先天
性不足导致其在体积稳定性、抗震性和耐久性方面不尽如人意。
生土材料改性就成为该领域科研工作者的研究热点，通常利用水泥、石灰、工业固体废弃物、
有机物、纤维等材料改性生土材料的力学性能和耐久性。Matthew Hal 的研究表明固结夯土材
料的渗水性对水泥的掺入量比较敏感，由于水泥增加了拌合物中细颗粒的数量，降低了其内部
气孔的孔径范围，进而影响了固结土的渗水性[1].钱觉时利用电厂废料脱硫石膏、粉煤灰材料
等改性生土材料，改性后生土材料抗压强度提高 2~4 倍，抗折强度超过 1.0MPa,相比传统生土
材料提高 1倍，干燥收缩显着降低，耐水性和耐候性能有很大提升[2].刘军在土样中加入不同
掺量的粉状固化剂，组分为水泥、粉煤灰、葡萄糖等，随着固化剂掺量的增加，生土墙体材料
力学性能、水稳定性能、抗冻性能均明显提高[3].粉煤灰和矿渣类矿物掺合料加入生土材料
后，其活性组分在碱性条件下发生火山灰反应，生成类似于水泥水化产物的凝胶，提高生土的
抗水性和抗化学侵蚀性[4].刘俊霞研究了磷酸对黄河泥沙石灰土的激活效果和作用机理，实验
表明，4wt%H3PO4 活化的黄河泥沙，通过 30MPa 压力压制成型的石灰土，抗压强度和软化系
数得到大幅改善[5].
上述研究主要集中于讨论改性材料种类和掺量对生土材料物理力学性能的影响，并未对生土材
料成型工艺的影响进行系统探讨。事实上，成型工艺直接影响土体颗粒的堆积性状、粘结方式
和孔隙结构乃至生土材料的力学性能、耐水性能和耐久性等。为了系统研究不同成型方式和工
艺参数对生土材料力学性能和微观结构的影响和作用机理，为生土材料的研究、应用和推广利
用提供理论基础和数据支持，我们进行了以下实验研究。
1 实验原料与方法。
1.1 实验原料。
黄河泥沙：取自黄河下游的花园口，天然含水率44.8%,主要化学成分为
SiO270.9%,Al2O39.1%,CaO 6.1%,Fe2O33.0%,烧失量5.4%;活化泥沙是 NaHSO4 活化处理之后的
黄河泥沙；水泥：开封孟电水泥有限公司生产，标号为P.O 42.5,其28d 抗折和抗压强度分别为
8.8MPa 和53.4MPa;生石灰：市售，有效 CaO 含量大于 70%;粉煤灰：活性指数为 0.78;试验用砂
为ISO 标准砂。
1.2 实验方法。
振动成型工艺：以活化黄河泥沙为主要原料，掺加适量无机胶凝材料制备生土砌块。先将粉煤
灰、石灰和标准砂放入搅拌机搅拌3min,然后加入适量水再搅拌2min,最后加入水泥和活化泥沙
充分搅拌。件尺寸为240mm×115mm×53mm,脱模后置于标准养护箱内养护至检测龄期，依据
GB/T5101-2003 测试强度。
压制成型工艺：根据 JTJ 057-94《公路工程无机结合料稳定料试验规程》，按照不同配比于水
泥胶砂搅拌机中搅拌2min,加水至成型最佳含水状态（8%~10%），再拌合 5min 备用；按预定
的压密实度称量的混合料装入Ф36mm×36 mm 的试模中，置于液压式万能试验机上，以
20、30、40 和50MPa 的成型压力成型试件；将试件置于标准养护箱内养护，温度控制在
（20±1 ℃），湿度在 90%以上，养护至检测龄期。
1.3 生土材料微观结构和组成分析。
摘要：
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不同成型工艺对生土材料力学性能和微观结构的作用随着可持续发展和低碳经济的深入人心，发展低能耗、低排放、低污染的建筑材料成为建材业“”发展的必然选择，人们开始重新审视生土这一古老的建筑材料，认识它是一种节能、环保、绿色的建筑材料。生土材料除具有保温、调湿、通风、防火等功能，更重要的是成本低、能耗低并且能够在其服役结束后重新回归自然。但传统生土材料强度低、易变形和耐水性差的先天性不足导致其在体积稳定性、抗震性和耐久性方面不尽如人意。生土材料改性就成为该领域科研工作者的研究热点，通常利用水泥、石灰、工业固体废弃物、有机物、纤维等材料改性生土材料的力学性能和耐久性。MatthewHal的研究表明固结夯...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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