Analysis of progressive damage to reinforced ordinary and high performance concrete in relation to loading

Abstract

This paper deals with the effect of loading on the microstructure of reinforced high performance and normal concrete. In the case of reinforced concrete structures, cracking is the only visible sign of mechanical degradation and is accompanied by microscopic damage to the concrete.

To account for this damage, experiments on three different concretes with compressive strengths (f _c28) of 45 MPa, 80 MPa and 100 MPa were carried out. The loadless initial state of concrete and the damage state after loading were described using the single replica technique observed on SEM. The way in which the microcracks extended was revealed, with predominantly aggregated bond failure and crack branching occurring with cracks spreading out around the coarse aggregate under stable progressive fracture conditions. An increase in the specific area of microcracks was seen to result from an increase in load. This phenomenon could have an influence on the durability properties of reinforced concrete structures.

Résumé

Cet article traite de l'influence du chargement mécanique sur la microstructure des bétons armés courants et à hautes performances. Dans le cas des ouvrages en béton armé, la fissuration qui est le seul signe visible de la dégradation mécanique est accompagnée par un endommagement microscopique du béton.

Pour caractériser cet endommagement, un programme de recherche a été mené sur 3 bétons différents dont les résistances caractéristiques (f_c28) sont de 45 MPa, 80 MPa et 100 MPa. L'endommagement initial et l'endommagement dû à la sollicitation mécanique sont caractérisés par la méthode de la simplé réplique au MEB. Le développement de la microfissuration dans le cas où la propagation de la fissure est stable, correspond préférentiellement à des ruptures aux interfaces pâte-granulat et à une fissure s'insinuant dans la pâte en pontant les granulats. Un accroissement de la densité de microfissuration a été mesuré en fonction de l'accoissement du niveau de chargement. Cet endommagement pourrait avoir une influence sur la durabilité des ouvrages en béton armé.