生土建筑是以生土基材料作为主体结构或围护结构的建筑。作为中国传统建筑的重要组成部分,它具有低耗能、热工性能好、吸音防辐射及绿色环保等优点,可作为“绿色建筑”的典范。近年来,生土建筑研究引起学者的广泛关注,但还没有生土基材料力学性能测试标准试验方法,成为制约其发展的重要因素。生土基材料是以原状生土为基材,可加入一些改性辅料,无需焙烧,仅经过简单加工便可用于房屋建造的建筑材料。本文主要研究生土基材料强度试验标准方法,通过对760块生土基试件进行抗压强度试验,从标准试件制作、试件尺寸、试件形状、试验加载参数设置、试件的养护方法及龄期等开展试验研究和理论分析,提出生土基材料标准试验方法和强度取值方法。通过对改性技术的研究,归纳总结改性配方,得出生土基改性复掺材料配方试验方法。主要工作和成果如下:1、生土基材料标准试验方法研究。由于黄土在我国分布广泛,以黄土为主要研究对象,开展大量材料力学性能试验,研究不同制样方式,不同承压界面处理,不同尺寸、形状,不同养护龄期及方法对试件抗压强度的影响,提出生土基材料立方体抗压标准试验方法;通过不同地区生土材料抗压试验对比研究,验证本文提出的标准试验方法的科学性。研究结果表明,采用千斤顶压实法制作边长100mm立方体试件,将其在25-30 ~oC恒温及50%-55%的湿度下养护28d,并在承压面敷设土粉,试验加载速率选取1-3mm/min时,生土材料抗压强度试验试件破坏全过程复演性高,荷载位移曲线规律性较一致,抗压强度试验结果稳定性高,离散性小,可作为生土基材料抗压强度标准试验方法。2、生土基机制砖标准试验方法研究。基于《砌墙砖试验方法》中的标准试验方法,对不同配方、尺寸规格相同的90块生土基机制砖进行抗压、抗折试验研究,引入Nari与二次稳定的算法,分析了材料强度、破坏形貌等试验结果的离散性与稳定性。研究表明,《砌墙砖试验方法》中的抗压、抗折试验方法用于测试生土基机制砖抗压强度和抗折强度时,材料受力均匀,试件破坏形貌重现性较好,试验结果稳定性好,可信度高,可作为生土基机制砖抗压、抗折强度标准试验方法。3、生土基材料标准制样方法研究。运用CT扫描技术对击实法(JS)、千斤顶压实法(YS)、机器压实法(JYS)3种方法制作的30个试件进行细观分析,借助扫描生成的二维灰度图像研究材料内部的孔洞形态,结构形态,密实情况等。通过抗压强度试验,研究试验结果的离散性,分析材料内部缺陷与实际破坏的关系,从而确定科学合理的生土基材料力学性能试验标准制样方法。研究表明,不同制样方法制作的生土试件内部缺陷各不相同,成型的优劣与试件强度关系密切。其中“千斤顶压实法”制作试件时,设备简单,操作方便,材料内部重组情况良好,试验结果离散性小,可为生土基材料标准试件的制作方法。4、生土基材料抗压强度尺寸效应,体型效应研究。对不同尺寸、不同体型的300块试件在不同加载速率下进行强度试验,研究试件的破坏机理、强度、荷载-位移曲线及试验结果的离散性,引入统计数据筛选法计算尺寸效应强度折算系数。研究表明,生土基材料抗压试验中尺寸效应、形状效应显著,100mm立方体生土试件破坏形态及结果表现较集中且稳定。同时发现,加载速率对生土基材料抗压试验结果影响显著,试件抗压强度随加载速率的增加而减小。研究结论为生土基材料标准试验方法中的的形状、尺寸及加载速率的确定提供依据。5、标准试件的养护方式及养护龄期研究。采取4种不同的养护方式(自然养护、室内养护、室内+保鲜膜养护、标准养护室养护)分别在不同龄期(7d、14d、21d、28d)下制作160个立方体生土试件,并进行抗压强度试验,分析试件的破坏机理、破坏形态、荷载-位移曲线及试验结果结果的离散性等。研究表明,不同养护方法和养护时间对生土试件受压破坏形态影响显著,但荷载位移曲线基本相同,规律性较好。21d、28d室内养护与标准养护室养护试件的抗压强度结果基本相同且试验结果的离散性小,含水率稳定。建议采用温度为25-30 ~oC、湿度50%-55%,龄期为28d做为生土基材料标准试验试件养护条件。引入最小二乘法对不同养护龄期试件的强度结果进行线性回归分析,可为不同龄期试件强度预估提供可靠方法。6、针对我国生土建筑分布集中地区的生土基材料(包括东北黑土、东南红土、西北黄土、新疆黄沙土)开展抗压强度试验,对比不同地域生土的差异性,研究本文提出的标准试验方法在不同地区的适用性。研究表明,采用本文提出的标准试验方法时,不同地域生土基材料的抗压试验荷载-位移曲线表现出较高的复演性。同时发现,不同地域生土基材料的抗压强度从大至小依次为,黄土、黑土、黄沙土、红土。研究结论为生土建筑材料提选研究提供参考。7、生土基材料抗压试验强度取值方法研究。对大量生土试件抗压试验数据进行概率统计分析。采用不同分布函数进行估计、假设检验及相关性研究,对比分析正态分布估计及Weibull分布估计的异同,结果表明Weibull分布可较精确的描述生土基材料立方体抗压强度分布特征,且采用95%保证率的生土基材料强度值具有较好可靠性,从而得到生土基材料抗压试验强度标准值取值方法。8、根据课题组前期研究成果,开展生土基材料复掺改性配方试验方法和计算方法研究。引入Montgomery和Voth单格子模型进行生土材料改性配方研究,采用单格子数学模型对生土、石子、河沙及生土、石子、水泥2类复掺材料共120个试件进行试件的抗压强度试验。以强度、峰值位移、试验结果离散性为参考标准,对指标进行回归分析,采用消元法求解回归方程的根,绘制生土基材料三角形等值线图,得出改性掺量的最优配比,从而建立材料复掺情况下标准试验方法。