Size effect on fracture resistance and fracture energy of concrete: Fid-Bau Portal

Size effect on fracture resistance and fracture energy of concrete

Duan, K. / Hu, X. -Z. / Wittmann, F. H.

Abstract A recent asymptotic approach dealing with the size effect on the fracture properties of a large plate is further developed to consider the influence of both the front and back free surfaces of small sized specimens. The new extension is applied to experimental results found in the literature, and good agreements have been found between the predictions and the fracture resistance and energy measured using geometrically similar specimens and specimens with identical size but different initial crack or notch lengths. The physics behind the size effect are discussed based on the modified asymptotic approach. It is found that both the specimen geometry and crack length contribute to the size effect on fracture properties besides its physical size. In particular, the ratio of a fracture process zone, size over its distance to a free surface plays a very important role.

Résumé Une approche asymptotique, développée récemment pour étudier l’effet de taille sur les propriétés de la rupture d’une grande plaque, a été modifiée pour tenir compte de l’influence des surfaces libres, en avant et en arrière de la fissure dans le cas d’éprouvettes de petites dimensions. Cette nouvelle approche a été appliquée à des résultats expérimentaux trouvés dans la littérature. On a démontré qui’il y a une bonne concordance entre les prévisions fournies par cette approche modifiée et les valeurs des a résistance et de l’énergie de rupture mesurées d’une part sur des éprouvettes, géométriquement similaires et d’autre part sur des éprouvettes de même taille mais ayant des préfissures ou des entailles de longueurs différentes. L’origine physique de l’effet de taille est interprétée sur la base de cette approche asymptotique modifiée. On a trouvé que, non seulement la taille de l’éprouvette mais aussi sa géométrie et la longueur de la préfissure contribuent à l’effet de taille sur les propriétés de la rupture. En particulier, le rapport entre la taille de la zone d’endommagement et sa distance à une surface libre de l’éprouvette joue un rôle très important.