R. N. Swamy

Fibre reinforcement of cement and concrete

SummaryThe concept of reinforcing materials weak in tension is delight-fully simple. Asbestos fibres are known to have been used almost 4,500 years ago to strengthen clay post. The use of continuous reinforcement is as old as reinforced concrete; the use of short, discrete reinforcing elements is relatively new, although the significance of the fibre geometry and the need to improve the fibre shape to obtain adequate fibre-matrix bond was recognised more than fifty years ago. In spite of these early attempts to apply the ideas of composite action to building materials, the development and practical usage of fibre-reinforced cement composites, like reinforced earth, is barely two decades old. The world-wide interest, however, in the potentialities of these new construction materials has resulted in many meetings in the last five years, and the RILEM International Symposium on Fibre Cement Composites to be held in London from 17–17 September, 1975 is another step forward in consolidating the future prospects of these composites. This paper presents a preview of the achievements to date in this area.

Load effects on fracture of concrete

Failure of concrete under any type of loading is associated with the development of visible cracks and very large inelastic deformations. These cracks are the precipitation of internal microcracks under high strains. The concrete system consists of microcracks even before the application of load. These microcracks propagate under different types of loading to form failure planes with a resulting loss in structural strength leading to failure. This paper discusses the formation of microcracks in concrete under short-term and sustained loadings. Concrete specimens were subjected to constant and incremental sustained loading and the deformations observed are related to the intensity of microcracking. The results show that at equal strains, the degree of internal microcracking is considerably reduced if the sustained load is applied incrementally over a period of time rather than applied as a step. It is concluded that the development of combined bond and mortar cracks is essential to cause failure under sustained loading. The longer the time to failure the higher the intensity of internal cracking at failure.

Some properties of fibre-polymer concrete systems

In fibre cement composites, the properties of the matrix have a significant control over the properties of the composite. This paper investigates the possibilities of using polymer dispersions to overcome the difficulties of low elongation at break and possibly of the high stiffness of the cement matrix. Five different types of polymer dispersions have been studied and their influence on the strength, stiffness and shrinkage characteristics of polymer modified plain and fibre concretes has been investigated. The effects of dry, wet and dry-wet curing on these properties have been studied. It is shown that with proper selection of the type of polymer, modification of water content, and possible use of a defoaming agent, polymer dispersions can be used to advantage to improve the properties of fibre cement composites.RésuméLes essais révèlent que, dans les composites à base de ciment renforcé de fibres, les propriétés de la matrice ont une influence déterminante sur les propriétés du composite. Il semble que l’emploi de dispersions de polymères pour modifier les propriétés de la matrice soit de nature à pallier les faiblesses en ce qui concerne la déformation fissurante, la ductilité et l’adhérence. On décrit ici des essais accomplis pour l’étude de cinq types différents de dispersions de polymères qui modifient les propriétés du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres. On rend compte des effets du type de polymère utilisé, du mode et du moment de la cure sur la résistance, la rigidité et les caractéristiques de retrait tant du béton ordinaire que du béton renforcé de fibres modifiés par des polymères.Les résultats montrent des relations distinctes entre les résistances à la compression et à la flexion d’une part, et les résistances à la flexion et à l’essai de fendage d’autre part. On présente aussi des équations grâce auxquelles on peut déterminer le module élastique des bétons modifiés par des polymères à partir de la résistance en compression. Les dispersions de polymères utilisées au cours de cette étude n’ont pas révélé d’influence défavorable importante sur les caractéristiques de retrait. D’autre part, la présence d’un renforcement de fibres réduit le retrait dans une proportion de 18 à 20%.Dans l’ensemble, les résultats montrent que de nettes améliorations des propriétés des composites à base de ciment renforcé de fibres peuvent être obtenues par l’emploi judicieux de très petites quantités de dispersions de polymères. Cependant, les dispersions de polymères entraînent des quantités importantes d’air et par conséquent les teneurs en eau devraient être ajustées.

RILEM Symposium 1975 Fibre Reinforced Cement and Concrete

SummaryThe RILEM Symposium on Fibre Reinforced Cement and Concrete held in London in September 1975 was organised by the RILEM Technical Committee 19-FRC in conjunction with the Building Research Establishment, the Cement and Concrete Association and the Concrete Society. This paper reviews some of the more important factors presented at the symposium and highlights some of the conclusions drawn from it. The symposium established further that fibre cement composites are a new class of construction material in their own right. The limitations of their performance have to be just as well understood as the freedom they offer to designers if the material is to be used wisely.

Stability of sulphur concrete beams with steel reinforcement

Tests are reported on the structural behaviour of unmodified and modified sulphur concrete beams with steel reinforcement and subjected to air and water curing. The sulphur concrete contained fly ash as a filler and both dicyclopentadiene and dipentene were used as modifiers. The tests were conducted at three months and one year. Unmodified concrete beams showed enhanced strength, stiffness and ductility with ageing when cured in a dry environment. Modified concrete beams showed improved behaviour compared to unmodified beams, but even when dry, they showed strength loss with ageing and their long term stability is open to question. Ageing in a wet environment has a destructive effect on the structural behaviour of all sulphur concrete beams. Loss of strength and softening of sulphur concrete lead to shear failures, and severe corrosion and cracking occur. Stability of sulphur concrete beams can be guaranteed only when they are unmodified and kept dry. In a wet regime sulphur concrete cannot have stability and durability.RésuméOn rend compte d’essais du comportement structural de poutres de béton de soufre avec armatures d’acier, les unes traitées les autres non, conservées dans l’air et dans l’eau.Des cendres volantes ont été utilisées comme charge et les dicyclopentadiène et dipentène comme agents modificateurs. Les essais ont été conduits sur 3 mois et 1 an. On a constaté une amélioration des propriétés de résistance, de rigidité et de ductilité pour des poutres de béton non traitées dans le vieillissement en atmosphère sèche.Le comportement des poutres de béton traitées a été supérieur à celui des poutres non traitées, mais, même en milieu sec, elles ont accusé une perte de résistance avec le vieillissement et on peut s’interroger sur leur stabilité à long terme. Le vieillissement en milieu humide a un effet destructif sur le comportement structural de toutes les poutres de béton de soufre. La perte de résistance et l’adoucissement du béton soufré conduisent à la rupture par cisaillement; d’autre part une corrosion et une fissuration importantes se produisent. On ne peut garantir la stabilité des poutres de béton de soufre que lorsqu’elles sont non traitées et conservées à sec. En régime humide, le béton de soufre ne peut être ni stable ni durable.