Flexural behavior of hybrid steel fiber reinforced self-consolidating concretes

Abstract

The simultaneous use of different types of fibers as reinforcement in concrete, mortar or pastes, can avoid the propagation and widening of cracks at different stages of their load-deflection or stress-strain behavior. The purpose of this article is to evaluate the flexural behavior in the material and structural scale of self-compacting concretes reinforced with meso and macro steel fibers. Two tests were used to mechanically characterize the concretes reinforced with volume fractions of 1 and 1.5% hybrid steel fibers: four point bending tests (material scale) and round panel tests (structural scale). The results indicated that hybridization of fiber reinforcement raised the serviceability limit state of concrete, contributing to increased toughness and load bearing capacity for small levels of displacement and crack openings. Such benefits were more evident in the structural tests considering the degree of hyperstaticity and multiple cracking potential of the panels. In the descending branch of the load-displacement curves, where macro-cracks were predominant, macro-fibers were more efficient in increasing the overall capacity for energy absorption of the composites.O uso simultâneo de diferentes tipos de fibras como reforço em concretos, pastas ou argamassas, está diretamente associado ao combate da propagação de fissuras em diferentes estágios do seu comportamento carga-deflexão ou tensão-deformação. O objetivo do presente artigo é avaliar o comportamento à flexão, no nível material e estrutural, de concretos autoadensáveis reforçados com meso e macrofibras de aço. Dois ensaios foram utilizados, visando a caracterizar, mecanicamente, os concretos reforçados com frações volumétricas de 1 e 1,5% de fibras híbridas de aço: resistência à flexão em quatro pontos (nível material) e resistência à flexão em painéis circulares de concreto (nível estrutural). Os resultados obtidos indicaram que a hibridização do reforço fibroso elevou o estado-limite de utilização dos concretos, contribuindo para o aumento da tenacidade e da capacidade de carga para pequenos níveis de deslocamento e aberturas de fissura. Tais benefícios se mostraram mais evidentes nos ensaios estruturais, tendo em vista o grau de hiperestaticidade e o potencial de múltipla fissuração dos painéis. No ramo descendente das curvas carga-deslocamento, quando macrofissuras eram predominantes, as macrofibras mostraram-se mais eficientes, aumentando a capacidade global de absorção de energia dos compósitos.