Mechanical properties of steel fibre reinforced lightweight concrete with pumice stone or expanded clay aggregates

Abstract

This paper presents basic information on the mechanical properties of steel fibre-reinforced light-weight concrete, manufactured using pumice stone or expanded clay aggregates. Results are presented for standard compressive tests and indirect tensile tests (splitting tests on cylinder specimens and flexure tests on prismatic beams using a three-point loading arrangement) under monotonically increasing or cyclically varying loads. The influence of steel fibres and aggregate types on modulus of elasticity, compressive and tensile strength and post-peak behaviour is evaluated. Test results show that compressive strength does not change for pumice stone aggregates, while an increase is observed for expanded clay; tensile strength and fracture toughness are significantly improved for both pumice stone and expanded clay. The results also show that with both expanded clay and pumice stone lightweight aggregates a suitable content of fibres allows one to obtain performances comparable with those expected from normal weight concrete, the important advantage of lower structural weight being maintained.

Résumé

Cet article présente des informations de base sur le comportement mécanique des bétons légers fabriqués avec des granulats d’argile expansé et de ponce renforcés de fibres d’acier. En particulier, on présente les résultats d’essais de compression et de traction indirecte (essais par fendage et essais de flexion sur de petites poutres prismatiques appuyées aux extrémités et chargées dans la section médiane). Les essais ont été réalisés en agissant sous contrôle des déformations et en imposant des histoires de déformations monotoniques et cycliques. L’étude a montré l’influence des divers pourcentages de fibres et du type de granulat léger sur le comportement mécanique du béton, en particulier sur le module d’élasticité en compression et sur la résistance maximum en compression et en traction. Les résultats des essais ont montré que l’ajout des fibres au béton comportant des granulats de ponce ne produit pas de variation de la résistance maximum à la compression. En revanche, l’introduction des fibres dans le béton avec granulats d’argile expansé entraîne une augmentation significative de la résistance maximale à la compression. Pour les deux bétons, on constate que l’ajout des fibres augmente la résistance à la traction et la ténacité en flexion. L’introduction des fibres d’acier dans tous les bétons légers testés donne au matériau des prestations élevées certainement comparables à celles des bétons normaux, mais avec les avantages évidents liés à un poids inférieur.