Plastic shrinkage of steel fibre reinforced concrete: Fid-Bau Portal

Plastic shrinkage of steel fibre reinforced concrete

Mangat, P. S. / Azari, M. M.

Abstract The paper presents the results of an experimental investigation on the plastic shrinkage of steel fibre reinforced concrete (SFRC). Tests were carried out on mixes with cement content ranging between 370 and 468 kg m−3. Four types of steel fibres were used: melt extract, hooked, crimped and Harex. The volume of, fibres ranged between 0 and 4.47% of the mix volume. The results show that fibre reinforcement leads to significantly lower plastic shrinkage-reductions of up to 60% were observed. Crimped and Harex fibres were more effective in restraining plastic shrinkage compared with melt extract and hooked fibres, owing to their superior anchorage characteristics. A theoretical expression is also derived to predict the plastic shrinkage of SFRC, εfp, in terms of the shrinkage of concrete, εop. This is based on a schematic element of the composite comprising of an idealized, discrete fibre providing shrinkage restraint to a thick cylinder of matrix. The resulting expression is εfp=εop{1-0.306μvf(l/d)[(s-d)/dl]}. The term μ represents the fibre-matrix interfacial property of shear resistance. The results indicate that μ increases with increasing vfl/d ratio and that fibre with superior anchorage characteristics lead to higher values of μ.

Résumé Cet article présente les résultats d'une étude expérimentale sur le retrait plastique du béton renforcé de fibres d'acier. On a exécuté les essais sur des mélanges avec une teneur en ciment de 370 à 468 kg/m3. On a utilisé 4 types de fibres d'acier-extrait fondu, fibres recourbées, fibres ondulées, ‘Harex’. Le volume de fibres se situait entre 0 et 4,47% du volume du mélange. Les résultats montrent que le renforcement de fibres entraîne un retrait plastique nettement inférieur-on a observé des réductions allant jusqu'à 60%. Comparées à l'extrait fondu et aux fibres recourbées, les fibres ondulées et les fibres ‘Harex’ ont exercé une action plus efficace pour limiter le retrait plastique, grâce à leurs meilleures propriétés d'ancrage. On obtient aussi une expression théorique qui permet d'anticiper le retrait plastique du béton renforcé de fibres d'acier εfp, en termes de retrait du béton εop, ceci à partir d'un élément schématique du composite comprenant une fibre discrète idéalisée qui limitait le retrait dans un large cylindre du liant. L'expression qui en résulte est: $$\varepsilon _{fp} = \varepsilon _{op} \left[ {1 - 0.306\mu v_f \frac{l}{d}\left( {\frac{{s - d}}{d}} \right)} \right]$$ Le terme μ représente la détermination interfaciale fibre/matrice de la résistance au cisaillement. Les résultats montrent que μ augmente avec le rapport croissant vfl/d et que les fibres dont les propriétés d'ancrage sont supérieures, permettent d'obtenir de plus hautes valeurs de μ.