Restrained shrinkage cracking in fibre-reinforced cementitious composites: Fid-Bau Portal

Restrained shrinkage cracking in fibre-reinforced cementitious composites

Banthia, N. / Azzabi, M. / Pigeon, M.

Abstract The influence of seven types of fibres on restrained shrinkage cracking in Portland cement pastes and mortars is investigated at various fibre volume fractions. Linear specimens with one-dimensional restraint were subjected to a drying environment soon after casting. Fibres belonging to two major categories-macro (large) and micro (fine)-were investigated. These two categories of fibres were found to result in distinctly different cracking patterns due, in part, to their different reinforcing mechanisms. An attempt is made to relate the observed cracking patterns with the perceptible micromechanical processes. A ‘fibre efficiency factor’ is proposed which appears to be an appropriate basis for grading the fibres.

Resume On étudie l’influence de sept sortes de fibres sur la fissuration due au retrait pour différentes proportions en volume de fibres dans des mélanges de pâtes de ciment Portland et de mortiers. Des échantillons linéaires, avec retrait empêché uniaxial, ont été soumis à un environnement sec peu après leur moulage. L’étude a été effectuée avec deux catégories de fibres-macro (larges) et micro (fines). En raison de mécanismes de renforcement différents, ces deux catégories de fibres ont donné lieu à des schémas de fissuration distincts. L’utilisation des fibres a entraîné une réduction significative de la largeur des fissures. Les macro-fibres ont provoqué davantage de fissurations multiples dans l’échantillon que les micro-fibres; dans le cas des composites renforcés de micro-fibres, habituellement une seule fissure étroite apparaît sur les échantillons. Suite à l’observation de ces mécanismes, on propose un facteur d’efficacité de fibre (défini par le rapport de la longueur de fissuration cumulative sur la largeur de fissuration cumulative observée dans cet essai). Ce paramètre semble être un indicateur approprié de l’efficacité d’un type de fibre destiné à renforcer une matrice cimentaire dans des conditions de retrait empêché. Finalement, l’espacement des fissures dans les composites renforcés de macro-fibres est calculé de façon analytique en présumant certaines valeurs de la résistance de l’adhérence fibre-matrice et les résultats sont comparés avec les valeurs expérimentales. L’étude démontre que les valeurs théoriques d’espacement des fissures correspondent raisonnablement aux valeurs expérimentales.