Experiments on concrete under repeated uniaxial impact tensile loading

Abstract

The fatigue behaviour of concrete was a new aspect in the experimental program focused on the behaviour of concrete subjected to uniaxial impact tensile loading.

The results obtained in repeated impact tensile loading tests (at stress rates of 2–6 N/mm². ms) indicated that the impact fatigue was associated with progressive crack propagation resulting in accumulative damage of concrete.

The upper stress limits varied between 1.7 and 0.6 times the static tensile splitting strength and specimen withstood 1 to 6,055 loading cycles respectively.

The influence of water-cement ratio, cement content, specimen humidity, loading/casting direction and compressive strength upon the impact fatigue tensile strength of concrete was studied. The phenomena observed are discussed with the aid of fracture mechanics concepts.

Résumé

Un aspect nouveau dans la recherche du comportement du béton soumis en traction uniaxiale à des charges de choc est le comportement à la fatigue.

Ce problème de fatigue a une grande importance pour des pieux de fondation.

On a obtenu 89 résultats en faisant des essais répétitifs de choc en traction où la vitesse de mise en tension variait entre 2 et 6 N/mm². ms.

Les limites des contraintes ont varié entre des valeurs égales à la résistance du choc en traction uniaxiale (1,7 f_b,r) et 0,6 fois la résistance statique à la traction par fendage. Les éprouvettes ont résisté à des variations de charge de 1 à 6 055. Les résultats montrent que la fatigue au choc allait de pair avec une augmentation progressive de la fissuration provoquée par la dégradation accumulative du béton. Il a été constaté que la résistance du béton à un effort de chocs repétés en traction augmente quand la valeur du facteur eau-ciment et la teneur en ciment augmentent. L'humidité des éprouvettes n'influence pas la résistance à la traction par chocs répétés. La résistance déterminée sur des éprouvettes chargées perpendiculairement à la direction du bétonnage était plus élevée que la résistance mesurée dans un essai où la direction de chargement et du bétonnage étaient parallèles.

En général un béton de qualité inférieure a une meilleure résistance aux chocs répétés.

On propose des explications des phénomènes observés par les théories de la mécanique de la rupture.