Diseño de un modelo constitutivo explícito de formación de fisuras para compuestos cementicios diseñados utilizando fibra de polivinil alcohol (PVA) o de polietileno (PE)
DOI:
https://doi.org/10.3989/mc.2024.367923Palabras clave:
Compuestos cementicios de ingeniería, Modelo de puenteo de fisuras, Arrancamiento bidireccional, Rotura por arrancamiento de fibraResumen
El objetivo de este trabajo es establecer un modelo explícito de formación de fisuras que pueda vincular el comportamiento de los materiales compuestos cementicios de ingeniería (ECC) desde la escala de una sola fibra hasta la de una sola fisura. En este estudio, la tensión de puenteo de la fibra se dividió en tres partes: tensión de puenteo de la fibra sin rotura, tensión de fractura por desprendimiento de la fibra y tensión de fractura por extracción de la fibra. Se descubrió que la situación de extracción bidireccional de la fibra de polivinil alcohol (PVA) tiene una elevada influencia significativa en la anchura de apertura de la fisura, mientas que el efecto Cook-Gordon contribuye de forma significativa a la anchura de apertura de fisura del compuesto fabricado con polietileno (PE). Este modelo de construcción inteligible presenta una mejor predicción para ECC a través de la comparación de datos experimentales o de la anchura media real de la fisura en modelos anteriores, confirmando así su validez.
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Lu C, Li VC, Leung CKY. 2018. Flaw characterization and correlation with cracking strength in Engineered Cementitious Composites (ECC). Cem. Concr. Res. 107:64-74. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.02.024
Liao Q, Su YR, Yu JT, Yu KQ. 2022. Torsional behavior of BFRP bars reinforced engineered cementitious composites beams without stirrup. Eng. Struct. 268:114748. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114748
Li VC, Mishra DK, Wu HC. 1995. Matrix design for pseudo-strain-hardening fibre reinforced cementitious composites. Mater. Struct. 28(184):586-595. https://doi.org/10.1007/BF02473191
Li VC, Wang SX, Wu C. 2001. Tensile strain-hardening behaviorof polyvinyl alcohol engineered cementitious composite (PVA-ECC). ACI Mater. J. 98(6):483-492. https://doi.org/10.14359/10851
Li M, Li VC. 2011. High-early-strength engineered cementitious composites for fast, durable concrete repair-material properties. ACI Mater. J. 108(1): 3-12. https://doi.org/10.14359/51664210
Liao Q, Yu JT, Xie X, Ye J, Jiang F. 2022. Experimental study of reinforced UHDC-UHPC panels under close-in blast loading. J. Build. Eng. 46:103498. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103498
Dupont D, Vandewalle L. 2005. Distribution of steel fibres in rectangular sections. Cem. Concr. Compos. 27(3):391-398. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.03.005
Barr BIG, Lee MK, Hansen EJDP, Dupont D, Erdem E, Schaerlaekens S, Schnütgen B, Stang H, Vandewalle L. 2003. Round-robin analysis of the RILEM TC 162-TDF beam-bending test: Part 3-Fibre distribution. Mater. Struct. 36(9):631-635. https://doi.org/10.1007/BF02483283
Barr BIG, Lee MK, Hansen EJDP, Dupont D, Erdem E, Schaerlaekens S, Schnütgen B, Stang H, Vandewalle L. 2003. Round-robin analysis of the RILEM TC 162-TDF uni-axial tensile test: Part 2. Mater. Struct. 36(4):275-280. https://doi.org/10.1007/BF02479621
Li VC, Wu HC. 1992. Conditions for pseudo strain-hardening infiber reinforced brittle matrix composites. J. Appl. Mech. Rev. 45(8):390-398. https://doi.org/10.1115/1.3119767
Zhu B, Pan JL, Zhang M, Leung CKY. 2022. Predicting the strain-hardening behaviour of polyethylene fibre reinforced engineered cementitious composites accounting for fibre-matrix interaction. Cem. Concr. Compos. 134:104770. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104770
Kanda T, Lin Z, Li VC. 2000. Tensile stress-strain modeling of pseudostrain hardening cementitious composites. J. Mater. Civ. Eng. 12(2):147-156. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2000)12:2(147)
Kanda T, Li VC. 2006. Practical design criteria for saturated pseudo strain hardening behavior in ECC. J. Adv. Concr. Technol. 4(1):59-72. https://doi.org/10.3151/jact.4.59
Huang T, Zhang YX, Su C, Lo SR. 2015. Effect of slip-hardening interface behavior on fiber rupture and crack bridging in fiber-reinforced cementitious composites. J. Eng. Mech. 141(10):04015035. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000932
Curosu I, Muja E, Ismailov M, Ahmed AH, Liebscher M, Mechtcherine V. 2021. An experimental-analytical scale-linking study on the crack-bridging mechanisms in different types of SHCC in dependence on fiber orientation. Cem. Concr. Res. 152:106650. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106650
Yao J, Leung CKY. 2020. Scaling up modeling of strain-hardening cementitious composites based on beam theory: From single fiber to composite. Cem. Concr. Compos. 108:103534. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103534
Li VC, Leung CKY. 1992. Steady-state and multiple cracking of short random fiber composites. J. Eng. Mech. 118(11):2246-2264. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1992)118:11(2246)
Zhong L, Li VC. 1997. Crack bridging in fiber reinforced cementitious composites with slip-hardening interfaces. J. Mech. Phys. Solids. 45(5):763-787. https://doi.org/10.1016/S0022-5096(96)00095-6
Maalej M, Li VC, Hashida T. 1995. Effect of fiber rupture on tensile properties of short fiber composites. J. Eng. Mech. 121(8):903-913. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1995)121:8(903)
Kanda T, Li VC. 1999. Effect of fiber strength and fiber-matrix interface on crack bridging in cement composites. J. Eng. Mech. 125(3):290-299. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1999)125:3(290)
Lin Z, Kanda T, Li VC. 1999. On interface property characterization and performance of fiber reinforced cementitious composites. J. Adv. Concr. Technol. 1(3):173-184. Retrieved from http://hdl.handle.net/2027.42/84718.
Li VC, Wu C, Wang S, Ogawa A, Saito T. 2002. Interfacetailoring for strain-hardening polyvinyl alcohol-engineered cementi tious composite (PVA-ECC). ACI Mater. J. 99(5):463-472. Retrieved from https://acemrl.engin.umich.edu/wp-content/uploads/sites/412/2018/10/Interface-Tailoring-for-Strain-hardening-PVA-ECC.pdf. https://doi.org/10.14359/12325
Yang EH, Wang S, Yang Y, Li VC. 2008. Fiber-bridging constitutive law of engineered cementitious composites. J. Adv. Concr. Technol. 6(1):181-193. https://doi.org/10.3151/jact.6.181
Yu J, Chen YX, Leung CKY. 2018. Micromechanical modeling of crack-bridging relations of hybrid-fiber strain-hardening cementitious composites considering interaction between different fibers. Constr. Build. Mater. 182:629-636. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.06.115
Kanda T. 1999. New micromechanics design theory for pseudo strain hardening cementitious composite. J. Eng. Mech. 125:373-381. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1999)125:4(373)
Li VC, Wang SX. 2006. Microstructure variability and macroscopic composite properties of high performance fiber reinforced cementitious composites. Probab. Eng. Eng. Mech. 21(3):201-206. https://doi.org/10.1016/j.probengmech.2005.10.008
Marshall DBAC, COX BN. 1988. A J-integral method for calculating steady-state matrix cracking stresses in composites. Mech. Mater. 7(2):127-133. https://doi.org/10.1016/0167-6636(88)90011-7
ASTM E1820. 2008. Standard test method for measurement of fracture toughness. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
Li VC, Kanda T. 1998. Multiple cracking sequence and saturation in fiber reinforced cementitious composites. Concr. Res. Technol. 9:19-33. https://doi.org/10.3151/crt1990.9.2_19
Li VC, Wang Y, Backer S. 1990. Effect of inclining angle, bundling and surface treatment on synthetic fibre pull-out from a cement matrix. Composites. 21(2):132-140. https://doi.org/10.1016/0010-4361(90)90005-H
Tetsushi K, Li VC. 1992. Multiple cracking sequence and saturation in fiber reinforced cementitious composites. J. Adv. Concr. Technol. 9(2):19-33. https://doi.org/10.3151/crt1990.9.2_19
Li VC, Wang YJ, Backer S. 1991. A micromechanical model of tension-softening and bridging toughening of short random fiber reinforced nrittle matrix composites. J. Mech. Phys. Solids. 39(5):607-625. https://doi.org/10.1016/0022-5096(91)90043-N
Wu C. 2001. Micromechanical tailoring of PVA-ECC for structural applications. University of Michigan.
Wang YJ, Li VC, Backer S. 1988. Modelling of fibre pull-out from a cement matrix. Int. J. Cement. Compos. Lightweight. Concr. 10(3):143-149. Retrieved from https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/84694/ywang_CCLC88.pdf?sequence=1. https://doi.org/10.1016/0262-5075(88)90002-4
Li VC. 1993. From micromechanics to structural engineering. The design of cementitous composites for civil engineering applications. Structural engineering/earthquake engineering. 1993(471):1-12. https://doi.org/10.2208/jscej.1993.471_1
Zhang ZG, Yang Y, Liu JC, Wanga S. 2020. Eco-friendly high strength, high ductility engineered cementitious composites (ECC) with substitution of fly ash by rice husk ash. Cem. Concr. Res 137:106200 https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106200
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