超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法与流程

本发明涉及建筑材料测试分析领域，更具体地说，涉及一种超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法。

背景技术：

1、超高性能混凝土因其高比强度、耐久性，被认为是重要的低碳排放的工程结构材料，将在工程领域受到更加广泛的关注和应用。超高性能混凝土由于物相组成与微观结构的复杂性，导致其破坏形式、材料薄弱区不明确、破坏机理尚不清晰，导致预测超高性能混凝土失效困难，对进一步优化超高性能混凝土力学性能，以及超高性能混凝土在工程结构中的广泛应用形成障碍。

2、近年来，学者将griffith断裂理论引入超高性能混凝土断裂分析，试图通过高通量力学试验，归纳总结建立超高性能混凝土断裂力学模型和断裂参数理论。但人们为了研究的方便，往往忽略超高性能混凝土内部复杂的物相组成及结构，把材料整体当成“黑匣子”，以实验数据进行统计学等发展起超高性能混凝土的本构模型。虽然，以此为基础可以在一定程度上作为工程设计的参考。但是，这些模型往往无法反应超高性能混凝土在应力作用下，内部裂纹萌生、扩展甚至失效的过程。材料的宏观性能与其微观结构有着紧密联系，因此，对超高性能混凝土断裂分析，对于了解超高性能混凝土的宏观断裂机理、优化混凝土的性能具有重要的意义。但目前尚未见针对超高性能混凝土材料断裂后的结构进行微观裂纹分析，也未见其样品制备方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其可实现超高性能混凝土材料微观裂纹扩展路径离位分析。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，包括如下步骤：

3、1)切割取样：用精密金刚石切割机，对断裂失效后的超高性能混凝土试样进行切割取样；

4、2)终止水化：将步骤1)所得的sem分析试样和光学分析试样分别浸泡在乙醇中6～8小时后取出，用吹风机吹干，再浸泡于新鲜乙醇中6～8小时后取出，用吹风机吹干，重复2～3次，真空＜133pa条件下，干燥0.5～1.5h；

5、3)镶嵌：将步骤(2)中终止水化的试样，放入硅胶模具中，试样待测面与硅胶试模底面接触，将液体固化剂倒入硅胶试模至淹没样品顶部，将硅胶试模静置至固化剂完全固化；

6、4)打磨抛光：将步骤(3)中浸渍镶嵌固化后的样品取出，进行打磨抛光，期间使用金相显微镜进行观察，直至抛光界面除去砂纸留下的划痕；

7、5)界面观察：将步骤5)抛光好的待测试块利用无水乙醇超声清洗干净，吹风机吹干，即得超高性能混凝土材料离位断裂分析试样；采用体视显微镜对光学分析试样待测面，沿裂纹进行界面观察、图像采集，采用扫描电子显微镜对sem分析试样界面进行分析；

8、6)数据分析：结合超高性能混凝土材料离位断裂试样宏观体视显微镜光学图像，以及微观裂纹断裂数据，分析超高性能混凝土受应力时，其内部薄弱区域，裂纹断裂走向。

9、上述方案中，所述sem分析试样的形状为方形或不规则形状，最大长、宽、高≤40mm。

10、上述方案中，所述超高性能混凝土原料中骨料为机制砂、石英砂、河砂、金刚砂、高铝骨料中的一种或几种。

11、上述方案中，所述步骤4)中打磨抛光的方法如下：使用800目sic砂纸，以160～200r/min的速度，打磨样品待测面2～4min，至磨去固化剂层，表面光滑；依次使用800目、1200目、2000目的sic砂纸，180～250r/min的速度，手动按压，各打磨样品待测面3～5min；其后采用丝绸抛光布，0.5μm金刚石抛光液，手动按压、150～200r/min的速度，抛光样品待测面2～5min。

12、上述方案中，所述步骤5)中采用扫描电子显微镜对sem分析试样界面裂纹进行附近微观结构观察、物相分布、数据及图像采集。

13、实施本发明的超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，具有以下有益效果：

14、本发明可用于包括压缩测试、拉伸测试、抗折测试等实验中超高性能混凝土在测试过程中裂纹萌生、扩展路径等离位分析，本发明流程科学、操作简单、试样表面平整光滑，结构完整，质量优异、价格便宜、可实现超高性能混凝土材料微观裂纹扩展路径离位分析，对了解应力状态下超高性能混凝土内部裂纹萌生、扩展甚至失效的过程具有重要意义。

技术特征：

1.一种超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其特征在于，所述sem分析试样的形状为方形或不规则形状，最大长、宽、高≤40mm。

3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其特征在于，所述超高性能混凝土原料中骨料为机制砂、石英砂、河砂、金刚砂、高铝骨料中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其特征在于，所述步骤4)中打磨抛光的方法如下：使用800目sic砂纸，以160～200r/min的速度，打磨样品待测面2～4min，至磨去固化剂层，表面光滑；依次使用800目、1200目、2000目的sic砂纸，180～250r/min的速度，手动按压，各打磨样品待测面3～5min；其后采用丝绸抛光布，0.5μm金刚石抛光液，手动按压、150～200r/min的速度，抛光样品待测面2～5min。

5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，其特征在于，所述步骤5)中采用扫描电子显微镜对sem分析试样界面裂纹进行附近微观结构观察、物相分布、数据及图像采集。

技术总结
本发明涉及一种超高性能混凝土材料离位断裂分析及试样制备方法，包括如下步骤：切割取样，获取微观SEM分析试样和宏观光学分析试样、并终止水化、镶嵌、打磨抛光，采用体视显微镜对光学分析试样待测面，沿裂纹进行界面观察、图像采集，采用扫描电子显微镜对SEM分析试样界面进行分析；最后结合光学图像与微观数据，分析超高性能混凝土受应力时，其内部薄弱区域，裂纹断裂走向等。本发明可用于包括压缩测试、拉伸测试、抗折测试等实验中超高性能混凝土在测试过程中裂纹萌生、扩展路径等离位分析，本发明可实现超高性能混凝土材料微观裂纹扩展路径离位分析，对了解应力状态下超高性能混凝土内部裂纹萌生、扩展甚至失效的过程具有重要意义。

技术研发人员：李叶青,饶梅,万大伟,俱新疆,余松柏,石春芝
受保护的技术使用者：华新水泥股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7