[发明专利]一种水泥石微观试样的徐变测试方法

权利要求书

1.一种水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备得到待测试件，待测试件包括底板以及垂直分布在底板上的多个水泥石微悬臂梁；

(2)将待测试件侧放，以保证多个水泥石微悬臂梁分布方向为保持水平，并将待测试件固定；

(3)压头压在悬臂梁自由端的端点处；

(4)采用纳米压痕技术对水泥石微悬臂梁进行静载测试，对微悬臂梁的自由端端点施加荷载，加载速率为40-60nm/s，直至微悬臂梁破坏；

(5)获得取得微悬臂梁破坏时的极限破坏荷载和荷载-位移曲线，计算微悬臂梁的弯拉强度f_t：

式中，F_max为微悬臂梁破坏时的极限破坏荷载，d为加载点到断裂点之间的距离，h为微悬臂梁截面的边长，I为微悬臂梁的截面惯性矩；

并根据微悬臂梁的荷载-位移曲线，计算弹性模量E：

式中，L为微悬臂梁的长度，等于加载点至固定端的距离，k为从荷载-位移曲线的线性区域中测得的斜率；

(6)重复步骤(3)～(5)多次，取多次测得的弯拉强度f_t和弹性模量E的平均值作为微悬臂梁的弯拉强度和弹性模量；

(7)采用原位成像系统，校准、标定纳米压痕仪压头与待测试样的位置，保证压头压入的位置恰处在悬臂梁自由端的端点；

(8)对微悬臂梁进行全弹性加载，以2mN/s的加载速率，加载荷载的范围为极限破坏荷载F_max的10％～80％；

(9)持载600～1600s；

(10)以2mN/s的速率卸载，记录破坏前微悬臂梁自由端的最大位移δ_el及固定端最大应力ζ，则微悬臂梁顶面或底面的弹性应变ε_el由下式得出：

(11)同时，纳米压痕仪记录微悬臂梁破坏时梁的自由端挠度δ(t)，则微悬臂梁的徐变系数可由下式得出：

则，微悬臂梁在特定时刻t的基本徐变柔量C(t,t₀)为：

基本徐变柔量J(t,t₀)通过下式计算：

式中，E_c(t₀)为微悬臂梁在t₀时刻的弹性模量，该值由纳米压痕仪测得，最终的基本徐变柔量取15根微悬臂梁所计算的基本徐变柔量的算术平均值。

2.根据权利要求1所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用树脂将待测试件粘贴在一载玻片上，并通过真空吸盘将载玻片固定。

3.根据权利要求2所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，所述步骤(6)中，重复步骤(3)～(5)的次数为15次，取15次测得的弯拉强度f_t和弹性模量E的平均值作为微悬臂梁的弯拉强度和弹性模量。

4.根据权利要求3所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，每个水泥石通过切割、磨抛后至少能够形成30根微悬臂梁。

5.根据权利要求4所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，切割、磨抛的误差控制在5μm以内。

6.根据权利要求1所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，所述压头为楔形压头，长度为150μm。

7.根据权利要求1所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，静载测试阶段的目的是获得微悬臂梁的极限破坏荷载与弹性模量，该测试阶段的加载方式为位移控制，加载速率为50nm/s。

8.根据权利要求1所述的水泥石微观试样的徐变测试方法，其特征在于，徐变测试阶段包含三个加载阶段，分别为全弹性加载阶段、持载阶段和卸载阶段；其中全弹性加载以2mN/s的速率加载至极限破坏荷载的10％～80％，持载阶段保持恒载600s～1600s，最后卸载阶段以2mN/s的加载速率卸载。