Effect of mix design on the size-independent fracture energy of normal- and high-strength self-compacting concrete

Abstract

Self-compacting concrete has a characteristic microstructure inherent to its specific composition. The higher content of fine particles in self-compacting concrete relative to the equivalent vibrated concrete produces a different fracture behavior that affects the main fracture parameters. In this work, a comprehensive experimental investigation of the fracture behavior of self-compacting concrete has been carried out. Twelve different self-compacting concrete mixes with compressive strength ranging from 39 to 124 MPa (wider range than in other studies) have been subjected to three-point bending tests in order to determine the specific fracture energy. The influence of the mix design and its composition (coarse aggregate fraction, the water to binder ratio and the paste to solids ratio) on its fracture behavior has been analyzed. Moreover, further evidence of the objectivity of the size-independent fracture energy results, obtained by the two most commonly used methods, has been provided on the self-compacting concrete mixes.

Influencia de la composición de la mezcla sobre la energía de fractura de hormigones autocompactantes de resistencias media y alta. Los hormigones autocompactantes tienen una microestructura interna inherente a su composición específica. Su mayor contenido de partículas finas, en comparación con hormigones vibrados equivalentes, provoca un comportamiento diferente en fractura que afecta a los principales parámetros de fractura. En este trabajo, se ha realizado una amplia investigación experimental del comportamiento en fractura de hormigones autocompactantes. Así, se han realizado ensayos de flexión en tres puntos para determinar sus propiedades de fractura sobre 12 hormigones autocompactantes de diferente composición, con resistencias a compresión que van desde 39 hasta 124 MPa (mayor que en otros estudios). De esta forma, se ha analizado la influencia de la dosificación del hormigón y su composición (contenido en árido grueso, relación agua-cemento y pasta-sólidos) sobre su comportamiento en fractura. Además, se ha validado, para hormigones autocompactantes, la objetividad de los resultados obtenidos mediante los dos métodos habitualmente empleados para la determinación de la energía de fractura.