[发明专利]一种水泥石微观试样的徐变测试方法

说明书

本发明涉及一种水泥石微观试样的徐变测试方法，属于土木工程技术领域，包括：制备待测试件，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，压头压在悬臂梁自由端的端点处进行静载测试，直至微悬臂梁破坏得到微悬臂梁的弯拉强度f_t和弹性模量E，对微悬臂梁进行全弹性加载、持载、卸载，得到微悬臂梁在特定时刻t的基本徐变柔量和基本徐变柔量。本发明的徐变测试方法可直接测试水泥石的微观徐变性能，通过纳米压痕仪对水泥石微悬臂梁的加载得到荷载‑位移曲线，进而计算得到水泥石的基本徐变柔量，揭示了水泥石的微观徐变性能，为水泥基材料的应力分析，裂缝控制和进一步的理论研究提供了依据。

技术领域

本发明涉及一种水泥石微观试样的徐变测试方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

随着土木工程建设的发展，因水泥混凝土徐变所产生的不利影响也日渐显著。徐变指的是物体在荷载的作用下随时间推移而增加的变形，是混凝土结构最常见的老化现象之一。水泥混凝土是一种典型的多尺度非均匀复合材料，其性能上的差异体现在多个尺度上。众所周知，材料的微观结构组成和力学性质决定了材料的宏观性能。以往关于水泥混凝土徐变的研究主要集中在宏观尺度上，而在该尺度上的试验结果精度不足，徐变过程中微观结构的变化无法得到明确解释。

近年来，仪器化压入测试技术受到了广泛的关注，也被许多学者们用以针对水泥基材料的微观徐变性能开展了许多工作，但这些研究仅集中于水泥熟料颗粒、水化硅酸钙等单一的相，对各相之间的相互作用考虑不当，相关试验结果的合理性仍有待验证。可见，水泥基材料的微观徐变性能仍然值得进行深入研究，以充分阐释水泥基材料的徐变机理。

综上所述，为更进一步探究水泥石的微观徐变性能，当前亟需一种高效、精确的水泥石微观徐变性能测试试样制备装置及测试方法，从本质上解决以往测试方法的不足，实现水泥石微观徐变性能的高精度测试。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水泥石微观试样的徐变测试方法，可直接测试水泥石的微观徐变性能，通过纳米压痕仪对水泥石微悬臂梁的加载得到荷载-位移曲线，进而计算得到水泥石的基本徐变柔量，揭示了水泥石的微观徐变性能，为水泥基材料的应力分析，裂缝控制和进一步的理论研究提供了依据。

本发明采用以下技术方案：

一种水泥石微观试样的徐变测试方法，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)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；

(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；