Crack patterns in steel fiber reinforced cement paste: Fid-Bau Portal

Crack patterns in steel fiber reinforced cement paste

Bentur, A. / Diamond, S.

Abstract Fracture patterns, produced when a crack advancing from a notch in cement paste intersected a steel fiber placed perpendicular to it, were studied by SEM methods. The specimens were small notched compact tension specimens that could be wedge loaded within the scanning electron microscope chamber using a wet cell. Three distinct cracking patterns were identified. In most cases the fiber caused a shift in the crack path, accompanied by microcracking and by separation of the main crack into several branches. Observations of the surface of the groove under the steel fiber indicated that the offsetting segment of the crack path in the matrix under the fiber was tortuous, and in many cases it was characterized by branching, discontinuities, and microcracks. The microstructure of the interface region consisted of CH-rich duplex film at the actual interface, backed by a highly porous zone consisting mainly of C-S-H. The offsetting crack segments tended to damage the preexisting interface zone microstructure under the steel fibers.

Résumé On a étudié par les méthodes de microscopie électronique SEM des configurations de fissures qui se forment quand une fissure se propageant à partir d'une entaille dans la pâte de ciment recontre une fibre d'acier placée perpendiculairement. On a utilisé de petides éprouvettes compactes de traction entaillées qui pouvaient être chargées en coin à l'intérieur de l'enceinte de microscopie électronique avec une cellule humide. On a identifié trois configurations différentes de fissures. En général, la rencontre de la fibre a provoqué un déplacement de la trajectoire de la fissure, accompagné d'une microfissuration et de la division de la fissure principale en plusieurs branches. En observant la surface de la rainure, sous la fibre d'acier, on a remarqué que le segment déporté de la fissure dans la matrice avait un parcours sinuex et était souvent caractérisé par des ramifications, des discontinuité et des microfissures. La microstructure de la région de l'interface se présentait comme un double film riche en CH à l'interface même, reposant sur une zone très poreuse de C-S-H principalement. Les segments de fissure déportés avaient tendance à endommager la microstructure de la zone d'interface préexistante sous les fibres d'acier.