Mechanical behaviour of thermally damaged high-strength steel fibre reinforced concrete

Abstract

The incorporation of steel fibres can compensate the inherently brittle behaviour of high strength concrete. This paper studies the residual mechanical behaviour of thermally damaged high strength steel Fibre Reinforced Concrete (FRC). The type and content of fibres were included as variables, a mortar and a normal strength fibre concrete were also tested. Two exposure conditions werre selected, I hour at 500°C and 24 hours at 150°C. FRC follow similar residual compressive behaviour as the plain concrete, but the presence of fibres lead to slight increase in strength and in the stress at which cracks initiate. Flexural tests on notched beams were performed (RILEM TC 162-TDF recommendation). It was found that the shape of the load-deflection curves in FRC exposed to 150°C was similar to the undamaged concrete. The reductions in flexural strength were lower in FRC than in plain concrete, and the equivalent post-peak strength was less affected than first-crack strength, showing the effect of fibre reinforcement. For the most severe exposure condition the degradation of the material is reflected by an increased non-linearity, nevertheless some FRC still exhibited a strengthening type behaviour and kept an almost constant load capacity during the post-peak.

Résumé

L'incorporation des fibres d'acier dans le béton peut compenser le comportement fragile du béton de haute résistance. Est étudié dans ce travail le comportement mécanique résiduel du béton de haute résistance renforcé de fibre d'acier (BRF) endommagé par la température. On a considéré comme variables le type et le dosage de fibres; et on a aussi étudié un mortier et un béton de résistance normale. On a adopté deux conditions d'exposition à haute température, 1 heure à 500°C et 24 heures à 150°C. Les bétons renforcés de fibres d'acier (BRF) présentent un comportement résiduel en compression identique à celui du béton normal, mais la présence de fibres produit un léger accroissement de la résistance à la compression et de la contrainte où la formation de fissures commence. On a réalisé des essais de traction en flexion dans des éprouvettes prismatiques entaillées (recommandation de la commission technique RILEM TC 162-TDF). Les courbes charge-déformation du BRF exposé à 150°C présentent la même forme que celles du béton de référence. Par rapport au béton normal, les BRF ont une réduction inférieure de la résistance en flexion; de plus, la résistance équivalente après pic a·été moins affectée que la résistance des premières fissures, mettant en évidence l'effet de la présence des fibres. On a trouvé un accroissement de la non-linéarité dans les échantillons plus endommagés, alors que les BRF présentaient toujours un comportement de renforcement et maintenaient une capacité de charge pratiquement constante pendant l'après-pic.