Scale effect on concrete in tension

Abstract

Scale effects in the mechanical behaviour of concrete are important phenomena and are the object of many studies internationally. The Laboratoire Central des Ponts et Chaussées has been working for several years on the scale effect on the distribution function of the tensile strength of concrete. Very many direct tensile tests have been performed on specimens of different volumes, made of concretes having different formulations. From these experimental investigations has been derived a general law that can be used to determine the distribution function (mean and standard deviation) of the tensile strength of the concrete versus the volume of the tensile specimen, for concretes having compressive strengths betwen 30 MPa and 130 MPa, from knowledge of just the compressive strength obtained on a standardized cylinder (in France) and the ratio of the volume of the tensile specimen to the volume of the coarsest aggregate in the concrete. It should be emphasized that this law is valid only if, on the one hand, the mode of preservation of the direct tensile specimens is identical to that of the compressive specimens and, on the other, the aggregates used in the concretes are common aggregates, which eliminates light aggregates and very hard aggregates with a high Young's modulus.

Resume

Les effets d'échelle dans le comportement mécanique du béton sont des phénomènes importants qui font l'object de nombreuses études au niveau international. Le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées travaille depuis plusieurs années sur l'effet d'échelle existant sur la fonction de distribution de la résistance à la traction du béton. De très nombreux essais de traction directe ont ainsi été réalisés sur des éprouvettes de volume différent constituées de bétons de formulation également différente. De ces études expérimentales, il a été tiré une loi assez générale qui permet de déterminer, à partir de la seule connaissance de la résistance à la compression obtenue sur cylindre normalisé (en France), et du rapport du volume de l'éprouvette de traction au volume du plus gros grain de béton, la fonction de distribution (moyenne et écart-type) de la résistance à la traction du béton en fonction du volume de l'éprouvette de traction, cela pour des bétons dont la résistance à la compression est comprise entre 30 et 130 MPa. Il faut souligner que cette loi est valable uniquement si, d'une part le mode de conservation des éprouvettes de traction directe est identique à celui des éprouvettes de compression, et d'autre part les granulats utilisés dans les bétons sont des granulats courants, ce qui élimine les granulats légers et les granulats très durs et à fort module de Young.