Residual fracture energy of high-performance and normal concrete subject to high temperatures

Abstract

Test data on the residual fracture energy of two significantly different concrete types are presented. About 80 beams of high performance basalt concrete and ordinary gravel concrete have been tested in accordance with the RILEM work of fracture method. The beams are heated at 1°C per minute up to a certain maximum temperature and kept at this temperature for 8 hours before cooling them back to room temperature and testing in three-point bending.

The tests show that the two concretes behave almost identifical when the fracture energyG _F is considered as a function of maximum temperature. It is found that the damage introduced by a maximum temperature of 300 to 400°C increases the fracture energy by 50% compared with the reference tests at room temperature. A more tortuous crack surface is one plausible explanation for the significant increase inG _F.

The article also presents temperature and weight loss recordings from the heating scenarios and finally, the characteristic length and the cohesive tensile softening curve are shown to depend on the maximum temperature. Basically it is demonstrated that the temperature exposure makes the concrete significantly more ductile.

Résumé

Des données sur l'énergie résiduelle de rupture de deux bétons différents sont présentées. Environ 80 poutres de béton à base de basalte de très haute performance et de béton à base de gravier ordinaire ont été examinées conformément au travaux de la RILEM sur l'énergie de rupture. Les poutres sont chauffées à 1°C par minute jusqu'à une température maximale, puis maintenues à cette température pendant 8 heures avant d'être refroidies de nouveau à la température ambiante. Les poutres sont ensuite testées en flexion (système de flexion en trois points).

Les essais prouvent que les deux bétons se comportent d'une manière presque identique quandG _F est considéré comme une fonction de la température maximale. On peut aussi constater que le dommage occasionné par une température maximale de 300 à 400°C augmente l'énergie de rupture de 50% par comparaison aux essais de référence réalisés à la température ambiante. Une surface de rupture plus tortueuse semble être une explication plausible pour l'augmentation significative deG _F.

L'article présente également les évolutions de la température et de la perte de poids pour les scénarios de chauffage utilisés. En conclusion, cette étude montre que la longueur caractéristique et la courbe de post pic dépendent de la température maximale. Fondamentalement cela démontre que l'exposition à la température rend le béton sensiblement plus ductile.