机制生态改性生土坯砖砌体基本力学性能试验

高月月，郭军林,3，袁 康,2，郭龙龙

机制生态改性生土坯砖砌体基本力学性能试验

高月月1，郭军林1,3※，袁 康1,2，郭龙龙1

（1. 石河子大学水利建筑工程学院，石河子 832003；2. 兵团工业研究院，石河子 832003；3. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045）

力学性能；抗压强度；本构关系；农村生土建筑；机制生态改性生土

0 引 言

随着中国乡村振兴战略和节能减排的实施，农村人民居住条件受到广泛关注[1-2]。生土坯砖砌体结构作为主要的传统建筑形式之一，因其便于就地取材、保温隔热、经济环保、绿色节能等优势，符合农村居民的经济水平和生活习惯，广泛分布于中国西北农村地区并将长期存在[3-4]，但材料强度低、砌块力学性能不稳定成为其发展的主要制约因素。提高生土材料强度的主要途径是材料改性，材料改性应以不影响原状土壤成分和种植需要为基础，在生土建筑达到使用年限后，生土仍可无害化回归农田进行作物种植，即生态改性。机械压制（简称机制）生土坯砖质量稳定性较高，被认为是生土坯砖砌体结构的发展趋势[5]。砌体的抗压强度和抗剪强度是生土坯砖砌体结构计算必需的基本参数。因此，研究机制生态改性生土坯砖砌体的基本力学性能对农村土地可持续发展和生土坯砖砌体结构安全性的意义重大。

近年来，国内外学者对生土材料的研究较多。在材料改性层面，王毅红等采用水泥和石膏[6-7]、石灰和粉煤灰[8]、聚丙烯纤维[9]、矿渣[10]等材料对机制生土坯砖进行单掺或复合生土改性，其抗压强度基本维持在2.3～4.5 MPa，最高可达13 MPa。但水泥、石膏等不可降解改性材料的使用未考虑农村生土建筑的无害化回归，反而改变了土壤成分，在生土建筑达到使用年限回归土地后将严重威胁农业生产。而生态改性生土材料可实现生土建筑无害化回归，有效防止或减轻生土建筑垃圾的产生及其对生态环境的破坏，有利于农村土地可持续发展。然而，目前关于生态改性的研究仅限于使用秸秆进行物理改性，且改性效果有限[11-15]，尚无更加有效的化学及复合生态改性。在砌体层面，仲继清等[16-18]研发了基于水泥基砂浆的粘结材料，以提高砌体的抗压和抗剪性能，结果表明，较普通生土粘结材料，采用砂浆作为粘结材料的生土坯砖砌体抗压、抗剪强度可分别提高50%和10倍左右。乃比·吾斯曼等[19]对在水平灰缝中布置钢丝网以提高生土坯砖砌体抗压强度的构造进行了试验研究，抗压强度亦可提高50%左右。潘兴庆等[20-22]对生土坯砖砌体的抗压、抗剪强度进行了试验研究，分别得到了砌体的本构关系曲线和受力破坏特征，建立了生土坯砖砌体的抗压强度计算公式。Veenkatarama等[23-24]对采用水泥土泥浆砌筑的生土坯砖砌体进行了抗压、抗剪强度试验，试验结果表明泥浆灰缝厚度的大小和生土坯块材刚度的大小对砌体强度影响较大。可见，通过材料改性提高自身强度以及改性粘结材料等手段，可显著提高生土坯砖砌体的抗压强度和抗剪强度。因此，研究生态改性生土相对应的机制生土坯砖砌体的抗压强度和抗剪强度，对机制生土坯砖砌体结构的设计和抗震性能评估具有重要意义。

本文以一种满足生土建筑无害化回归的机制生态改性生土坯砖砌体为研究对象，通过抗压及抗剪试验方法，对4组共30个机制生土坯砖砌体试件的抗压强度、抗剪强度等基本力学性能进行了研究，以分析其破坏形态以及探究机制生态改性生土坯砖砌体的抗压本构关系，拟为后续机制生态改性生土坯砖砌体结构层面的抗震性能计算和数值模拟提供试验数据和理论依据。

1 试验概况

1.1 生态改性生土材料的选取

为实现生土建筑无害化回归的同时提升机制生土坯砖砌体强度，基于不改变生土固有性质以及保证改性材料无污染、造价低廉、便于取材的原则，选取水玻璃、钾明矾、尿素、可再分散性乳胶粉、秸秆等作为改性材料。其中，水玻璃是一种无机凝胶材料，主要成分为Na2SiO3；钾明矾主要成分为KAl(SO4)2；尿素是有机物，主要成分为CH4N2O；胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚物，属于聚合物树脂；秸秆是一种环保无害的纤维材料，以上材料均是以提高机制生土坯砖砌体强度为目的的无污染改性材料。由于生土材料强度试验无统一标准，本文参照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》[25]进行了生态改性生土材料强度试验，试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm。通过正交试验的抗压与抗折强度指标分析、极差分析以及方差分析[26]，得到生态改性生土的最优质量配合比为：素土∶水玻璃∶钾明矾∶尿素∶胶粉∶秸秆∶减水剂= 1∶0.008∶0.004∶0.012∶0.02∶0.004∶0.01，最优配合比下的生态改性生土的抗压强度及抗折强度分别为5.12和1.77 MPa，与未改性生土的强度3.41和1.26 MPa相比分别提高40.4%、50.1%。通过X射线荧光分析仪得出的未改性生土主要化学成分为SiO2，Al2O3，CaO，Fe2O3，MgO，K2O，Na2O，TiO2，分别占未改性生土总质量的比例为59.49%，17.4%，7.58%，5.39%，3.9%，2.89%，1.79%，0.68%。为分析生态改性生土的营养成分变化，对机制生土坯砖样品进行土壤的主控有益指标检测，检测指标结果见表1，其中技术指标参考《绿化种植土壤》[27]。由表1可知，较未改性生土，生态改性生土中除P含量和pH值略微降低，其他土壤有益成分均有一定提升，且基本符合绿化种植土壤技术要求，说明生态改性生土可实现生土建筑无害化回归。

表1 不同生土主控有益指标对比

1.2 试件的设计与制作

试验所用机制生土坯砖以新疆石河子市黏土为主要材料，由新疆石河子市泰昌砖厂组合型双级真空挤砖机（JKR45/45-20）挤制而成，机制生土坯砖的尺寸为240 mm×115mm×90mm。其中，机制生态改性生土坯砖由上述最优配合比配制成。机制生土坯砖砌体所使用的砌筑泥浆配比与相对应的机制生土坯砖配比相同，机制未改性和机制生态改性生土砌筑泥浆立方体（70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm）抗压强度分别为2.26和2.75 MPa，机制未改性生土坯砖和机制生态改性生土坯砖的抗压强度分别为2.39和3 MPa。

按照《砌体基本力学性能试验方法标准》[28]分别制作了2组机制未改性和机制生态改性生土坯砖砌体抗压试件与抗剪试件。抗压试件中，6个试件为1组，尺寸为370 mm×240 mm×800 mm，其中机制生态改性生土坯砖砌体抗压试件编号为MMAC1～MMAC6（MMAC: Mechanical Eco-Modified Adobe Brick Masonry Compressive specimen），机制未改性生土坯砖砌体抗压试件编号为MUAC1～MUAC6（MUAC: Mechanical Un-Modified Adobe Brick Masonry Compressive specimen），砌体抗压试件的高厚比为3.3，各砌块之间的砌筑泥浆厚度为10 mm。抗剪试件中，9个试件为1组，尺寸为290 mm×240 mm×370 mm，其中机制生态改性生土坯砖砌体抗剪试件编号为MMAS1～MMAS9（MMAS: Mechanical Eco-Modified Adobe Brick Masonry Shearing specimen），机制未改性生土坯砖砌体抗剪试件编号为MUAS1～MUAS9（MUAS: Mechanical Un-Modified Adobe Brick Masonry Shearing specimen），各砌块之间的砌筑泥浆厚度为10 mm。机制生土坯砖砌体试件设计如图1所示。

1.3 加载装置及测量内容

机制生土坯砖砌体抗压与抗剪试验均在石河子大学力学实验室进行，砌体抗压试验采用YAW-500（量程：5 000 kN）电液伺服压力试验机进行，砌体抗剪试验采用CSS-44300（量程：300 kN）万能试验机进行，如图2所示。加载方案参照《砌体基本力学性能试验方法标准》[28]。由于试件表面不平整，加载面用细砂找平后放置加载板，用水平尺检查平整度，并将试件的中心与加载板中心对中。分别测量抗压试件沿高度1/4、1/2、3/4处的截面高度与宽度，测量精度为1 mm，记录尺寸并计算平均值，将平均值作为试件截面的宽度和高度以计算抗压截面面积。抗剪试件需测量其受剪面尺寸，测量精度为1 mm，并将其平均值作为抗剪截面面积计算依据。

砌体抗压试验采用荷载分级加载制度，在预估破坏荷载的5%～20%之间，反复预压3次，预压荷载为1.5～3 kN，以保证试件与加载面接触紧密。预压后，采用荷载控制的分级加载，每级荷载为预估破坏荷载值（预估破坏荷载取相同参数下试压试件的破坏荷载）的10%，并约1 min内均匀加载，每级加载完成后静置1 min后施加下一级荷载，加载至预估破坏荷载的80%后，继续加载，直到试件破坏，当试验荷载曲线出现明显下降时，认定试件丧失承载能力而达到破坏状态[28]。为避免冲击荷载，砌体抗剪试验加载制度采用位移控制，抗剪试件匀速连续加载，加载速率为1 mm/min，以单个受剪面破坏定义为试件破坏。

试验测量内容主要为试验过程中试件的荷载和位移，数据采集系统为压力机及万能试验机自带数据采集系统，采集频率为10 Hz。

2 试验结果与分析

2.1 试验现象及试件强度

2.1.1 机制生土坯砖砌体抗压试验

机制生土坯砖砌体破坏现象如图3所示。根据试验现象，试件破坏可分为4个阶段。弹性阶段：在试验初期，随着荷载增大，机制未改性和机制生态改性生土坯砖砌体试件的变形基本相同，表面无明显破损；开裂阶段：当加载至峰值荷载的20%～46%时，两类机制生土坯砖砌体的首条竖向裂缝均先后出现在试件上部竖向灰缝处和机制生土坯砖中部，裂缝长度约20～30 mm；裂缝发展阶段：试件的裂缝快速发展并延伸，最大宽度约2～3 mm，沿竖向灰缝及多层土坯砖连接处形成贯通裂缝，相对机制未改性生土坯砖砌体试件，机制生态改性生土坯砖砌体试件初期裂缝较多且细密呈网状；破坏阶段：试件裂缝充分发展，最大宽度达3～10 mm。为分析试件延性，试验在加载至峰值荷载的80%后仍继续加载，当荷载下降至峰值荷载的80%～55%时，机制未改性生土坯砖砌体试件被裂缝分割成多个竖向细柱且瞬间大量脱落，同时，部分试件由于应力集中出现顶部局部压溃现象，但试件整体并未完全丧失承载能力；对于机制生态改性生土坯砖砌体，当荷载下降至峰值荷载的65%～40%时，试件被裂缝分割所形成的竖向细柱逐渐脱落，这是由于机制生态改性生土坯砖内部秸秆起到了拉结作用。

2.1.2 机制生土坯砖砌体抗剪试验

机制生态改性生土坯砖砌体与机制未改性生土坯砖砌体抗剪试验破坏现象相同，如图4所示。试验初期，试件所施加的荷载较小，试件无明显变化；随着荷载的增加，通缝截面上部首先出现细小裂缝，泥浆与生土坯砖粘结层开裂并产生轻微的脆裂声，生土坯砖相互间出现沿竖向灰缝相对滑移的趋势；继续增加荷载，裂缝逐渐向下扩展贯通，并迅速增宽，生土坯砖沿竖向灰缝剥离，试件沿竖向灰缝发生剪切破坏，试验结束。两类试件破坏现象较为接近，破坏形态均表现为双面剪切破坏。

2.1.3 机制生土坯砖砌体抗压强度及抗剪强度

表2为机制生土坯砖砌体抗压强度及抗剪强度试验结果，对比可知，机制未改性生土坯砖砌体的平均抗压强度为0.87 MPa，平均抗剪强度为0.029 MPa；机制生态改性生土坯砖砌体的平均抗压强度为1.08 MPa，平均抗剪强度为0.034 MPa，相较于机制未改性生土坯砖砌体分别提高了23%与17%，说明在相同尺寸与施工工艺的前提下，适当提高砌块的强度与沿通缝的抗剪强度可较大的提高砌体的强度。同时，机制未改性生土坯砖砌体的平均位移为13.79 mm，机制生态改性生土坯砖砌体的平均位移为14.65 mm，相比之下延性提高了7%。可见，掺入生态改性材料使砌体试件的延性得到一定提高。

2.2 机制生土坯砖砌体抗压本构关系

根据抗压、抗剪试验实测的荷载、位移数据，利用下式计算可得机制生土坯砖砌体的应力和应变。

将实测应力-应变曲线采用无量纲坐标形式表示为

图4 机制生态改性生土坯砖砌体破坏现象

Fig.4 Failure phenomenon of mechanical eco-modified adobe brick masonry

表2 抗压试验与抗剪试验结果

注：MMAC：机制生态改性生土坯砖砌体抗压试件；MUAC：机制未改性生土坯砖砌体抗压试件； MMAS：机制生态改性生土坯砖砌体抗剪试件； MUAS：机制未改性生土坯砖砌体抗剪试件。MUAC-6和MUAS-9试件在搬运过程中发生破坏，其数据予以舍弃。

Notes: MMAC: Mechanical Eco-Modified Adobe Brick Masonry Compressive specimen, MUAC: Mechanical Un-Modified Adobe Brick Masonry Compressive specimen, MMAS: Mechanical Eco-Modified Adobe Brick Masonry Shearing specimen, MUAS: Mechanical Un-Modified Adobe Brick Masonry Shearing specimen. MUAC-6 and MUAS-9 were damaged during handling, their data were discarded.

参考Powel等[29]提出的形式简单且具有代表性的本构方程式以及仲继清等[30-32]学者提出的砌体应力-应变关系式，并针对各公式分别对本文机制生态改性生土坯砖砌体试验数据平均值进行拟合，结果如表3所示：

由表3可见，文献[31-32]公式拟合效果较好，但文献[32]拟合曲线上升段较试验曲线出现下凹现象，且下降段二者曲线较为离散。因此综合本构方程的复杂程度与拟合情况，本文选择了参数唯一且方程较为简单的杨卫忠的砌体本构模型（文献[31]）。利用该本构方程对本次试验的机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度试验数据进行拟合，结果如图5所示。

由图5分析可知：

1）试验中，试件的试验和理论曲线在初始上升段存在偏差，但总体拟合程度较好，曲线的总体形状和走势一致。

2）拟合得到的决定系数2基本都大于0.85，机制生土坯砖砌体受压本构方程对试验曲线的几何特征点拟合效果较好，满足峰值点处曲线光滑、连续的特点。

3）机制生土坯砖砌体受压应力-应变曲线由上升段与下降段两部分组成。各试件上升段曲线形状与走势相差较小，原因是试验加载初期试件处于弹性状态，曲线呈线性变化；随着荷载持续增加，试件刚度发生变化，试件由弹性阶段进入了弹塑性阶段直至曲线到达峰值荷载。机制生土坯砖砌体试件曲线下降段较为离散平缓，原因是当机制生土坯砖砌体达到峰值荷载时，砌体被分割成多个竖向细柱，且机制生土坯砖的强度直接影响机制生土坯砖砌体的抗压强度，使得被分割的多个竖向细柱具有一定的残余强度，在竖向压力作用下，细柱发生内力重分配，故而机制生土坯砖砌体受压应力-应变曲线在下降段较为平缓，随着荷载的持续增加，细柱被压溃且试件因失去承载力被破坏。

表3 本构方程拟合结果

2.3 机制生土坯砖砌体抗压强度计算

通过前期试验可知机制未改性与机制生态改性生土坯砖的抗压强度试验平均值分别为2.39和3 MPa，砌筑泥浆的抗压强度试验平均值分别为2.26和2.75 MPa。根据规范[33]，将数据代入公式（3）可计算出砌体抗压强度平均计算值。

机制未改性生土坯砖砌体

机制生态改性生土坯砖砌体

分别将机制未改性与机制生态改性生土坯砖以及砌筑泥浆的抗压强度试验平均值代入修正后的计算公式中，得出其抗压强度计算值分别为0.76和0.95，相较于试验值误差分别为13%和12%。同时，为验证该拟合公式的适用性，选取了赵成等[11-12,34]学者的试验数据进行理论计算，结果如表4。

由表4可见，修正后公式所计算出的各试件抗压强度试验值与计算值之间的误差在5%～23%以内，说明以秸秆为物理改性材料的生土坯砖砌体抗压强度用修正公式计算合理，且能够满足机制生土坯砖砌体抗压强度的要求。

表4 抗压强度修正公式的验证

为进一步验证机制生土坯砖砌体抗压强度修正公式的适用性，将其计算值代入砌体抗压承载力计算公式中进行分析。为此，根据修正后的抗压强度计算公式的结果，采用现《砌体结构设计规范》[33]中提供的计算公式（6）可计算出机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体的轴向抗压标准值分别为0.62 MPa和0.85 MPa，依据规范[33]，可由公式（7）计算机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体的轴心受压承载力试验值，可由公式（8）计算机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体的轴心受压承载力计算值，可由公式（9）计算试件承载力试验值与计算值之间的相对误差，结果如表5所示，试件的试验值误差与计算值误差均在15%以内，说明修正公式较为合理。

表5 机制生土坯砖砌体承载力计算值与试验值对比

3 讨 论

本文机制生态改性生土坯砖砌体的破坏形态主要体现为沿竖向灰缝出现两条贯穿裂缝，这与文献[5]及文献[19]中所描述的破坏形态基本一致，不同的是文献[5]采用了改性水泥和混合砂浆作为粘结材料，文献[19]在改性泥浆灰缝中采用了钢丝网构造措施。从抗压强度来看，本文机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度（1.08 MPa）与文献[19]灰缝设置单层钢丝网的抗压强度（1.12 MPa）接近，说明本文提出的生态改性效果较好。但距离文献[5]中以水泥、石灰等作为改性生土坯材料，由改性混合砂浆为粘结材料的砌体抗压强度（3.22 MPa）有一定差距，原因为本文机制生态改性生土坯砖强度（3 MPa）和泥浆抗压强度（2.75 MPa）远低于文献[5]中抗压强度为11.58 MPa的生土坯砖和强度为5 MPa的改性混合砂浆。后期可考虑在保证不破坏生土建筑无害化回归的基础上在灰缝中加入类似于文献[19]中可回收的加强构造措施，以进一步提高机制生土坯砖砌体抗压强度。

机制生态改性生土坯砖砌体抗剪破坏形态主要体现为沿泥浆与土坯粘结界面的双面剪切破坏，这与文献[18]、[5]及[33]中所描述的I类破坏一致。本文机制生态改性生土坯砖砌体的抗剪强度约为文献[35]中采用麦秸秆改性泥浆作为砌筑材料的生土坯砖砌体（0.016 MPa）的2.2倍，约为相同破坏形态下以水泥砂浆为粘结材料的生土坯砖砌体（0.06 MPa）的56.8%。说明相较于物理改性，采用化学或复合改性方法提高砌体砌筑材料的粘结性能效果更好，本文所使用的生态改性生土砌筑泥浆能够提高土坯砖砌体的抗剪性能，但与改性水泥砂浆相比，效果仍然不够理想，后期可针对砌筑材料与土坯粘结性能深入研究。

本文结合机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度试验，对《砌体结构设计规范》推荐的砌体抗压强度计算公式进行了修正，得到了机制生态改性生土坯砖砌体的抗压强度计算方法，并采用砌体抗压承载力计算公式对其进行了验证，为进一步讨论机制生态改性生土坯砖砌体的抗压强度计算方法，针对欧洲规范推荐的砌体抗压强度计算公式及其他国外学者提出的代表性砌体抗压强度计算公式进行计算对比，计算结果见表6。

表6 试验的抗压强度平均值与国外计算公式值对比

由表6可知，不同公式计算出的抗压强度值各不相同，通过对比，Dymiotis和Gutlederer[37]所提出的砌体抗压强度计算公式计算结果与本文试验值的误差在10%以内，与修正后的计算公式计算出的结果亦较为接近。因此，文献[37]及本文所修正的计算公式可同时作为机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度计算公式使用。

4 结 论

本文对机制生态改性生土坯砖砌体进行抗压与抗剪试验，分析了机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体的基本受力特征以及强度变化规律，探究了抗压砌体的本构关系并建立了修正后的抗压强度平均值计算公式，同时计算并分析了其承载力。具体得出的结论如下：

1）机制生态改性生土坯砖砌体抗压试件破坏主要为沿竖向灰缝贯穿劈裂且呈现延性破坏的特点；抗剪试件主要体现为沿泥浆与土坯粘结界面的双面剪切破坏且具有瞬时性特点。生态改性材料的加入使机制生土坯砖砌体的抗压强度提高了23%、抗剪强度提高了17%，延性提高了7%，机制生土坯砖砌体的强度与延性通过生态改性均得到了较好的提升。

2）由抗压本构方程的拟合结果分析表明，杨卫忠提出的砌体受压本构模型（文献[31]）与机制生态改性生土坯砖砌体得到的应力-应变曲线的几何特征点拟合效果较好，满足峰值点处曲线光滑、连续的特点，可作为数值模拟使用的本构模型。

3）机制未改性和机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度可使用《砌体结构设计规范》中经本文修正后的抗压强度计算公式计算。经修正后的砌体抗压强度计算公式使机制未改性与机制生态改性生土坯砖砌体抗压强度计算误差分别由60%和49%降为13%和12%。

[1] 沈剑波，王应宽，朱明，等. 乡村振兴水平评价指标体系构建及实证[J]. 农业工程学报，2020，36(3)：236-243.

Shen Jianbo, Wang Yingkuan, Zhu Ming, et al. Evaluation index system and empirical analysis of rural revitalization level[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(3): 236-243. (in Chinese with English abstract)

[2] 徐鑫，李洁，姜曙光，等. 新疆农村被动式太阳房夏季不同降温控制模式的降温效果[J]. 农业工程学报，2019，35(14)：198-204.

Xu Xin, Li Jie, Jiang Shuguang, et al. Cooling effect of passive solar house with different cooling control modes during summer in rural areas of Xinjiang[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(14): 198-204. (in Chinese with English abstract)

[3] 王毅红，梁楗，张项英，等. 我国生土结构研究综述[J]. 土木工程学报，2015，48(5)：98-107.

Wang Yihong, Liang Jian, Zhang Xiangying, et al. Review of raw-soil structure in China[J]. China Civil Engineering Journal, 2015, 48(5): 98-107. (in Chinese with English abstract)

[4] 郝贠洪，赵启科，刘艳晨，等. 内蒙古中西部地区农村房屋现状分析及加固修缮实践[J]. 建筑结构学报，2020，41(9)：207-214.

Hao Yunhong, Zhao Qike, Liu Yanchen, et al. Analysis of present situation of rural houses in central and western regions of Inner Mongolia and practice of reinforcement and repair[J]. Journal of Building Structures, 2020, 41(9): 207-214. (in Chinese with English abstract)

[5] 周铁钢，刘文辉. 机制土坯砖砌体基本力学性能试验研究[J]. 华中科技大学学报(自然科学版)，2020，48(7)：93-98.

Zhou Tiegang, Liu Wenhui. Experimental study on basic mechanical properties of mechanical pressingraw-soil brick masonry[J]. J. Huazhong Univ. of Sci. & Tech. (Natural Science Edition), 2020, 48(7): 93-98. (in Chinese with English abstract)

[6] 王毅红，刘瑞元，张坤，等. 机制生土砖抗压强度试验方法研究[J]. 新型建筑材料，2017，44(8)：148-151.

Wang Yihong, Liu Ruiyuan, Zhang Kun, et al. Study on the test method for compressive strength of mechanical pressing raw-soil brick[J]. New Building Materials, 2017, 44(8): 148-151. (in Chinese with English abstract)

[7] 马军涛，王大广，陈浩，等. 复杂环境下水泥改性生土砌块的导热系数及抗压强度分析[J]. 新型建筑材料，2019，46(12)：113-116.

Ma Juntao, Wang Daguang, Chen Hao, et al. Analysis of thermal conductivity and compressive strength of cement modified raw soil blocks in complex environment[J]. New Building Materials, 2019, 46(12): 113-116. (in Chinese with English abstract)

[8] 张磊，桑国臣. 基于正交试验制备生土基复合墙体材料及其热湿综合性能分析[J]. 建筑材料学报，2020，23(2)：372-380.

Zhang Lei, Sang Guochen. Hygrothermal comprehensive property of soil based composite wall materials prepared with orthogonal experimental design[J]. Journal of Building Materials, 2020, 23(2): 372-380. (in Chinese with English abstract)

[9] 杨永，张树青，荣辉，等. 石灰基材料对生土改性效果及机制研究[J]. 功能材料，2019，50(4)：4067-4073.

Yang Yong, Zhang Shuqing, Rong Hui, et al. Study on modification effect and mechanism of lime - based materials on raw soil[J]. Jorunal of Functional Materials, 2019, 50(4): 4067-4073. (in Chinese with English abstract)

[10] 钱觉时，尹道道，郁东兴，等. 聚羧酸减水剂对改性生土材料性能的影响[J]. 建筑材料学报，2019，22(3)：378-384，400.

Qian Jueshi, Yi Daodao, Yu Dongxing, et al. Effect of polycarboxylate water reducing agent on performance of modified adobe[J]. Journal of Building Materials, 2019, 22(3): 378-384, 400. (in Chinese with English abstract)

[11] 赵成. 改性土坯砌体抗压强度试验研究[D]. 乌鲁木齐：新疆大学，2010.

Zhao Cheng. Experimental Study on Compressive Strength of Modified Adobe Masonry[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[12] 吴锋. 土坯房屋基本力学和抗震性能的试验研究[D]. 大连：大连理工大学，2013.

Wu Feng. Experimental Study on Mechanical Properties and Seismic Performance of Adobe Building[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2013. (in Chinese with English abstract)

[13] 陈嘉. 改性土体材料及土坯砌体的受压力学性能研究[D]. 乌鲁木齐：新疆大学，2009.

Chen Jia. The Mechanical Characteistics of the Pressure Study on Modified Raw-soil Materials and Adobe Masonry[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2009. (in Chinese with English abstract)

[14] 丛欣峰，阿肯江·托呼提，黄斌，等. 土坯砌体轴心受压力学性能试验研究[J]. 工程抗震与加固改造，2015，37(1)：95-99，90.

Cong Xinfeng, Akenjiang Tuohuti, Huang Bin, et al. Experimental study on mechanical properties of adobe masonry under axial compression[J]. Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting, 2015, 37(1): 95-99, 90. (in Chinese with English abstract)

[15] 焦春节. 土坯、泥浆改性试验研究及生土墙体高厚比限值研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2008.

Jiao Chunjie. Study on Mechanical Properties of Modified Adobe, Clay Slurry and Height-width Ratio Limitation of Immature Soil Wall[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2008. (in Chinese with English abstract)

[16] 王毅红，兰官奇，曾贵缘，等. 生土基砌体沿通缝抗剪试验方法研究[J]. 工程科学与技术，2020，52(5)：136-142.

Wang Yihong, Lan Guanqi, Zeng Guiyuan, et al. Study on shear test method of earthen based masonry along mortar joint[J]. Advanced Engineering Sciences, 2020, 52(5): 136-142. (in Chinese with English abstract)

[17] 王毅红，何闯，仲继清，等. 机制生土砖专用砂浆力学性能试验研究[J]. 新型建筑材料，2019，46(7)：60-63.

Wang Yihong, He Chuang, Zhong Jiqing, et al. Experimental study on mechanical properties of the special mortar for the mechanical pressing raw-soil bricks[J]. New Building Materials, 2019, 46(7): 60-63. (in Chinese with English abstract)

[18] 仲继清，王毅红，张坤，等. 机制生土砖砌体沿通缝抗剪性能研究[J]. 华中科技大学学报(自然科学版)，2017，45(6)：128-132.

Zhong Jiqing, Wang Yihong, Zhang Kun, et al. Study on shear property along horizonal bed joints of mechanical pressing raw-soil brick masonry[J]. J. Huazhong Univ. of Sci. & Tech. (Natural Science Edition), 2017, 45(6): 128-132. (in Chinese with English abstract)

[19] 乃比·吾斯曼，阿肯江·托呼提，哈斯也提·哈里丁，等. 改性增强土坯砌体单轴受压性能试验研究及数值模拟[J]. 工程抗震与加固改造，2019，41(5)：83-89.

Naibi Wusiman, Akenjiang Tuohuti, Hasiyeti Haliding, et al. Experimental study and numerical simulation of uniaxial compression performance of modified reinforced adobe masonry[J]. Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting, 2019, 41(5): 83-89. (in Chinese with English abstract)

[20] 潘兴庆. 云南农村民居典型土坯砌体基本力学性能试验研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2007.

Pan Xingqing. Basic Mechanics Characteristics of Adobe Masonry of Rural Houses in Yunnan Province[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2007. (in Chinese with English abstract)

[21] 阿肯江·托呼提，沙吾列提·拜开依，曹耿. 土坯砌体单轴受压本构模型研究[J]. 工程力学，2012，29(12)：295-30l.

Akenjiang Tuohuti, Shawulieti Baikaiyi, Cao Geng. Study on uniaxial compression constitutive models of adobe masonry[J]. Engineering Mechanics, 2012, 29(12): 295-301. (in Chinese with English abstract)

[22] 鲁园春. 轴心受压砖砌体的试验与研究[D]. 长沙：湖南大学，2005.

Lu Yuanchun. The Experiment and Researeh on Axial Compression Brick Masonry[D]. Changsha: Hunan University, 2005. (in Chinese with English abstract)

[23] Veenkatarama Reddy B V, Uday Vyas Ch V. Influence of shear bond strength oncompressive strength and stress-strain characteristics of masonry[J]. Materials and Structures, 2008, 41(10): 1697-1712.

[24] Veenkatarama Reddy B V. Influence of joint thickness and mortar-block elasticproperties on the strength and stresses developed in soil-cement block masonry[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2009, 21(10): 535-542.

[25] 国家质量技术监督局. 水泥胶砂强度检验方法：GB/T 17671-1999[S]. 北京：中国标准出版社，1999.

[26] 刘奕彤，李广洲，郭龙龙，等. 改性生土材料最优配比试验研究[J]. 非金属矿，2021，44(2)：46-49.

[27] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 绿化种植土壤：CJ/T 340-2016[S]. 北京，中国标准出版社，2016.

[28] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 砌体基本力学性能试验方法标准：GB/T50129-201l[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[29] Powel B, Hodgkinson H R . Determination of stress-strain relationship of brickwork[J]. TN249, B. C. R. A Stoke on Trent, 1976: 136-149.

[30] 仲继清. 生土基材料和生土砖砌体单轴受压本构关系研究及应用[D]. 西安：长安大学，2018.

Zhong Jiqing. Study and Application on Constitutive Relationship for Earth Material and Mechanical Compressed Earth Brick Masonry[D]. Xi’an: Chang’an University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[31] 杨卫忠. 砌体受压本构关系模型[J]. 建筑结构，2008 (10)：80-82.

Yang Weizhong. Constitutive relationship model for masonry materials in compression[J]. Building Structures, 2008 (10): 80-82. (in Chinese with English abstract)

[32] 曾晓明，杨伟军，施楚贤. 砌体受压本构关系模型的研究[J]. 四川建筑科学研究，2001，27(3)：8-10.

Zeng Xiaoming, Yang Weijun, Shi Chuxian. Study of consititution relationship model for compressive masonry[J]. Sichuan Building Science, 2001, 27(3): 8-10. (in Chinese with English abstract)

[33] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 砌体结构设计规范：GB50003-2011[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[34] 曹耿. 土坯砌体墙抗震性能研究[D]. 乌鲁木齐：新疆大学，2011.

Cao Geng. Study on Seismic Behavior of Adobe Masonry Wall[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2011. (in Chinese with English abstract)

[35] 房彦山，哈斯亚提·哈里丁，阿肯江·托呼提，等. 土坯砌体抗剪性能试验研究[J]. 四川建筑科学研究，2014，40(6)：10-12.

Fang Yanshan, Hasiyati Haliding, Akenjiang Tuohuti, et al. Experimental study on shear behavior of adobe masonry[J]. Sichuan Building Science, 2014, 40(6): 10-12. (in Chinese with English abstract)

[36] Eurocode 6 2005, EN 1996-1-1: Design of masonry structures-Part1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry[S]. CEN, Brussels.

[37] Dymiotis C, Gutlederer B M. Allowing for uncertainties in the modelling of masonry compressive strength[J]. Constructions Building Materials 2002, 16(8): 443-452.

[38] Tassios, T P. Physical and mathematical models for redesign of damaged structures[C]. Introductory Report, IASBES Ymposium Venice, Italy, 1983.

Experiment on the basic mechanical properties of mechanical eco-modified adobe brick masonry

Gao Yueyue1, Guo Junlin1,3※, Yuan Kang1,2, Guo Longlong1

(1.,,,832003,; 2.,,832003,;3.,,,400045,)

mechanical properties; compressive strength; constitutive relation; rural adobe building; mechanical adobe brick masonry

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.020

TU502+.6

A

1002-6819(2021)-10-0166-09

高月月，郭军林，袁康，等. 机制生态改性生土坯砖砌体基本力学性能试验[J]. 农业工程学报，2021，37(10)：166-174.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.020 http://www.tcsae.org

Gao Yueyue, Guo Junlin, Yuan Kang, et al. Experiment on the basic mechanical properties of mechanical eco-modified adobe brick masonry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(10): 166-174. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.020 http://www.tcsae.org

2021-01-23

2021-04-14

国家十三五重点研发计划课题（2018YFD1100402）；兵团中青年科技领军人才计划项目（2020CB033）；石河子大学校级项目（CXPY202014）

高月月，研究方向为工程结构抗震。Email：571632986@qq.com

郭军林，讲师，博士，研究方向为工程结构抗震。Email：guo_education@163.com