Développement et performance des bétons autoplaçants fibrés pour les applications de réparation

Abstract: The use of self-consolidating concrete (SCC) in the concrete industry in cast-in-place applications, including repair applications, is growing given the various advantages offered in both fresh and hardened states. The present study deals with the design and performance of fiber-reinforced self-consolidating concrete (FR-SCC) as a repair material of concrete infrastructure. The study also considers the use of various steel and synthetic fibers (five fibers in total) that were used to produce FR-SCC and fiber-reinforced self-consolidating mortar (FR-SCM) that can be employed for structural and non-structural repair applications. The study evaluates the effect of material properties and mixture composition of the fibrous concrete and mortar on workability, mechanical, visco-elastic, durability, and structural behavior. The investigation that is presented in this thesis included the testing of 28 full-scale beams under four-point flexural loading. The majority of these beams were repaired by casting concrete to fill a relatively thin section along the tension zone of the beams. The repair technique was based on the FR-SCC characteristics including the maximum fiber volume and length. This technique required mixtures of high range of fluidity. The optimized FR-SCC and FR-SCM mixtures exhibited excellent flow characteristics along the 3.2-m long beams without blockage, segregation, nor debonding at the interface of repair-substrate concrete. Based on the structural characteristics of the composite beams, the overall performance of the beams repaired using the FR-SCC and FR-SCM was similar or higher (up to 2.6 times) than that of monolithic beams made with conventional vibrated concrete (CVC). The use of optimized FRSCC mixtures enabled the replacement of 50% of the tension steel reinforcement in repair sections; i.e., the number of bars in the tension zone decreased from three bars to two bars with the addition of fibers in the SCC without mitigating structural performance. The degree of prediction of crack width, cracking load/moment, ultimate loads, and deflection of various FR-SCC and FR-SCM mixture was evaluated using several design and code models. The results indicate that these code models can provide safe predictions for crack and ultimate loads, as well as crack width of FR-SCC. The deflection of FR-SCC is unsafe but predictable by these code models. In total, 18 large-scale beams were tested in four-point for flexural creep. FR-SCC incorporating steel fibers combined with expansive agent provided overall performance up to 10 times of that obtained with CVC with the same fiber type and volume. The cracking under constant load was reduced by 60% to 80% using self-consolidating fibrous mixtures made with or without expansion agents, compared to SCC without fibers. The best combination to reduce the cracking potential when the restrained shrinkage ring test was employed was obtained with SCC mixtures made with steel fibers and expansive agent. Models were elaborated to predict the time-to-cracking for FR-SCC and FR-SCM mixtures based on mixture modulus of elasticity and drying and autogenous shrinkages. The project involved extensive testing of highly flowable fibrous materials to determine drying shrinkage (nearly 260 prisms), modulus of rupture (nearly 180 prisms), as well as compressive and splitting tensile strengths and elastic modulus (nearly 2100 cylinders). Based on the results, models were proposed to predict these key material properties that affect the performance of FR-SCC and FR-SCM used in repair applications. In addition to FR-SCC, the investigation also was set to evaluate the feasibility of using fiber-reinforced superworkable concrete (FR-SWC) in construction and repair applications. Such highly flowable concrete that requires limited vibration consolidation can represent some advantages over FR-SCC (lower admixtures demand, lower risk of segregation, greater robustness, lower formwork pressure, etc.). The energy needed to ensure proper consolidation, using either vibration or rodding, applied on samples made with FR-SWC was determined. The energy requirement took into consideration the development of mechanical properties, the resistance to segregation, and the development of proper surface quality. The study also demonstrated the higher overall structural performance of optimized FR-SWC compared to the corresponding FR-SCC mixtures. The findings of the thesis on the design and performance of highly workable fiber-reinforced cementitious materials should facilitate the acceptance of such novel high-performance material in infrastructure construction and repair applications. // Résumé: L'utilisation du béton autoplaçant (BAP) dans l'industrie du béton dans les applications du coulage sur place incluant les applications de la réparation, est en croissance vu les divers avantages offerts à l'état frais et à l'état durci. La présente étude traite de la conception et la performance des bétons autoplaçants fibrés (BAPF) en tant que matériau de réparation des infrastructures en béton. L'étude considère également l'usage de différentes fibres métalliques et synthétiques (cinq fibres au total) qui ont été utilisées pour produire des BAPF et des mortiers autoplaçants fibrés (MAPF) pour des applications de réparations structurales et non structurales. L'étude évalue l'effet des propriétés du matériau et la composition des bétons et mortiers fibrés sur l'ouvrabilité, les propriétés mécaniques, viscoélastiques, de durabilité et le comportement structural. L'étude présentée dans cette thèse a inclus 28 poutres à grande échelle testées sous un chargement flexionnel à quatre points. La majorité de ces poutres a été réparée par le coulage du béton pour remplir une section relativement mince tout au long de la zone tendue des poutres. La technique de réparation a été basée sur les caractéristiques des BAPF incluant le volume maximal et la longueur maximale de fibres. Cette technique a requis des mélanges de haut niveau de fluidité. Les BAPF et MAPF ont exhibé d'excellentes caractéristiques d'écoulement le long de 3,2 m, la longueur de la poutre, sans blocage, ségrégation, ni décollement à l'interface entre le béton de base et le béton de réparation. En se basant sur les caractéristiques structurales des poutres composites, la performance globale des poutres réparées en utilisant les BAPF et les MAPF était similaire ou supérieure (jusqu'à 2,6 fois) que celle des poutres monolithiques fabriquées d'un béton conventionnel vibré (BCV). L'utilisation des mélanges de BAPF optimisés a permis de remplacer 50% du ferraillage tendu dans les sections de réparation; c'est-à-dire que le nombre des barres d'armatures dans la zone tendue a réduit de trois barres à deux barres avec l'addition de fibres dans le BAP sans mitiger la performance structurale. Le degré de prédiction de la largeur de fissures, charge de fissuration, charge ultime et déflexion de différents mélanges de BAPF et MAPF a été évalué en utilisant quelques designs et modèles de codes. Les résultats ont montré que ces modèles ont pu fournir de prédictions sécuritaires pour les charges de fissuration et ultime, ainsi que la fissuration des BAPF. La déflexion des BAPF est non sécuritaire mais reste prédictible par ces modèles de codes. En total, 18 poutres à grande échelle ont été testées en fluage flexionnel de quatre points. Des BAPF contenant des fibres métalliques combinées avec un agent expansif ont fourni une performance globale jusqu'à 10 fois celle obtenue avec un BCV contenant le même type et volume de fibres. La fissuration sous une charge constante a été réduite de 60% à 80% en utilisant des mélanges autoplaçants fibrés fabriqués avec ou sans agents expansifs, par rapport au BAP sans fibres. La meilleure combinaison pour réduire le potentiel de fissuration avec l'essai du retrait restreint a été obtenue avec des mélanges de BAP contenant de fibres d'acier et un agent expansif. Des modèles ont été élaborés pour prédire le temps de fissuration des mélanges de BAPF et MAPF basés sur le module d'élasticité du mélange et les retraits de séchage et endogène. Le projet comportait de nombreux essais sur les mélanges fibrés de haute fluidité à savoir la détermination du retrait de séchage (près de 260 prismes), le module de rupture (près de 180 prismes), ainsi que la résistance en compression, la résistance en traction et le module d'élasticité (plus de 2100 cylindres). En se basant sur les résultats, des modèles ont été proposés pour prédire ces propriétés clés qui affectent la performance des BAPF et MAPF destinés aux applications de réparation. En plus des BAPF, l'étude a aussi été faite pour évaluer la faisabilité de l'utilisation des bétons semi-fluides fibrés (BSFF) dans les applications de construction et de réparation. Tels bétons de haute fluidité requérant une consolidation limitée peuvent présenter certains avantages par rapport aux BAPF (plus faible demande en adjuvants, plus faible risque de ségrégation, robustesse supérieure, plus faible pression sur les coffrages, etc.). L'énergie nécessaire pour assurer une propre consolidation, en utilisant soit la vibration ou le piquage, appliquée sur des échantillons de BSFF a été déterminée. Les exigences de cette énergie considèrent le développement des propriétés mécaniques, la résistance à la ségrégation et la propre qualité de surface. L'étude a aussi démontré une performance structurale globale supérieure des BSFF optimisés par rapport aux mélanges de BAPF correspondant. Les conclusions de la thèse sur le design et la performance des matériaux cimentaires renforcés de fibres et de haute fluidité devraient faciliter l'acceptation de tels nouveaux matériaux de haute performance dans les applications de la construction et la réparation des infrastructures

Optimisation et performances mécaniques et structurales des bétons autoplaçants fibrés

Grâce aux intérêts mécaniques, économiques et les propriétés de durabilité des fibres d'une part, et à la très grande ouvrabilité des bétons autoplçants [i.e. autoplaçants] (BAP) d'autre part, ainsi que l'importance des domaines d'utilisation des deux ingrédients, cette étude porte sur le développement et la caractérisation des bétons autoplaçants fibrés (BAPF) qui est la combinaison de ces deux matériaux. Ainsi, une évaluation des performances des BAPF et des semi-BAPF a été procédée. Les performances de ces bétons engendrent leurs propriétés à l'état frais (maniabilité, déformabilité, etc.), leurs caractéristiques à l'état durci (propriétés mécaniques, retrait de séchage et durabilité) ainsi que leur comportement structural en flexion. Pour étudier ces bétons, deux phases de travail ont été abordées. La première phase (chapitres 4 et 5) comprend la proposition d'une méthodologie simple pour formuler des BAPF et des semi-BAPF à partir d'une formulation donnée d'un BAP. Ce dernier a été considéré comme un béton de référence pour les BAPF et les semi-BAPF. Ce BAP avait un rapport eau/liant (E/L) de 0,42 qui était suffisant pour avoir une bonne maniabilité et des propriétés mécaniques assez élevées qui le qualifient comme un béton à multi-usages (construction, réparation, etc.). Cette phase comprend également l'optimisation et l'étude des propriétés a l'état frais et à l'état durci des BAPF et des semi-BAPF optimisés en incorporant cinq types de fibres de différentes natures comme un premier paramètre de l'étude. Trois dosages fibriques (faible, moyen et élevé) ont été considérés comme un deuxième paramètre. Un béton ordinaire (BO) peu fluide d'une résistance mécanique ordinaire et d'un rapport E/L de 0,50 a été choisi comme un deuxième béton de référence. La prise de deux types différents de bétons témoins (le BAP et le BO) est considérée comme un troisième paramètre de l'étude. Un nombre total de 23 mélanges fibrés (comportant des BAPF et des semi-BAPF) a été préparé. Ces mélanges ont différents degrés de maniabilité selon les dosages en adjuvants. Le dosage maximal des fibres qui peu être utilisé pour maintenir le caractère autoplaçant et la stabilité du mélange est de 0,5% pour tous les types de fibres. Une évaluation globale de ces mélanges à l'état frais a révélé que le BAP de référence est plus performant du point de vue d'ouvrabilité par rapport aux BAPF et semi-BAPF vu l'effet néfaste des fibres sur la maniabilité. À l'état durci, les mélanges fibrés deviennent plus performant par rapport au BAP vu les propriétés mécaniques similaires ou supérieures et le retrait de séchage le moins élevé de ces mélanges en présence des fibres. Les fibres améliorent le retrait de séchage, grandement la résistance en traction et la contrainte résiduelle moyenne, et peu la résistance en compression. La résistance des BAP aux ions chlorures est peu affectée en présence des fibres synthétiques et rigoureusement influencée par l'ajout des fibres métalliques. La deuxième phase (chapitre 6) a été consacrée à la validation des performances de trois types de fibres à un volume unique (0,5%). Ces trois BAPF ont été sélectionnés parmi les mélanges déjà optimisés dans la phase précédente. Pour ce faire, six poutres monolithiques de 250×400×3100 mm ont été réalisées et testées en flexion. Ainsi, cette validation comprend la facilité de la mise en place des bétons confectionnés et les performances structurales en flexion de ces poutres. Les performances en flexion des BAPF incluent les charges mécaniques (charge de fissuration, charge élastique et charge ultime), la ténacité, la rigidité, l'énergie d'absorption de fissuration, la densité du réseau de fissuration, la fragilité/ductilité, la déformation du béton comprimé et les armatures longitudinales. Les BAPF ont présenté des performances plus élevées ou égales à celles des BAP et des BO. Les fibres métalliques ont donné de meilleures performances relatives vu leurs propriétés mécaniques et géométriques appropriés. À l'issu de cette étude, des conclusions et des recommandations ont été décrites pour des futures recherches

Optimisation et performances mécaniques et structurales des bétons autoplaçants fibrés

Grâce aux intérêts mécaniques, économiques et les propriétés de durabilité des fibres d'une part, et à la très grande ouvrabilité des bétons autoplçants [i.e. autoplaçants] (BAP) d'autre part, ainsi que l'importance des domaines d'utilisation des deux ingrédients, cette étude porte sur le développement et la caractérisation des bétons autoplaçants fibrés (BAPF) qui est la combinaison de ces deux matériaux. Ainsi, une évaluation des performances des BAPF et des semi-BAPF a été procédée. Les performances de ces bétons engendrent leurs propriétés à l'état frais (maniabilité, déformabilité, etc.), leurs caractéristiques à l'état durci (propriétés mécaniques, retrait de séchage et durabilité) ainsi que leur comportement structural en flexion. Pour étudier ces bétons, deux phases de travail ont été abordées. La première phase (chapitres 4 et 5) comprend la proposition d'une méthodologie simple pour formuler des BAPF et des semi-BAPF à partir d'une formulation donnée d'un BAP. Ce dernier a été considéré comme un béton de référence pour les BAPF et les semi-BAPF. Ce BAP avait un rapport eau/liant (E/L) de 0,42 qui était suffisant pour avoir une bonne maniabilité et des propriétés mécaniques assez élevées qui le qualifient comme un béton à multi-usages (construction, réparation, etc.). Cette phase comprend également l'optimisation et l'étude des propriétés a l'état frais et à l'état durci des BAPF et des semi-BAPF optimisés en incorporant cinq types de fibres de différentes natures comme un premier paramètre de l'étude. Trois dosages fibriques (faible, moyen et élevé) ont été considérés comme un deuxième paramètre. Un béton ordinaire (BO) peu fluide d'une résistance mécanique ordinaire et d'un rapport E/L de 0,50 a été choisi comme un deuxième béton de référence. La prise de deux types différents de bétons témoins (le BAP et le BO) est considérée comme un troisième paramètre de l'étude. Un nombre total de 23 mélanges fibrés (comportant des BAPF et des semi-BAPF) a été préparé. Ces mélanges ont différents degrés de maniabilité selon les dosages en adjuvants. Le dosage maximal des fibres qui peu être utilisé pour maintenir le caractère autoplaçant et la stabilité du mélange est de 0,5% pour tous les types de fibres. Une évaluation globale de ces mélanges à l'état frais a révélé que le BAP de référence est plus performant du point de vue d'ouvrabilité par rapport aux BAPF et semi-BAPF vu l'effet néfaste des fibres sur la maniabilité. À l'état durci, les mélanges fibrés deviennent plus performant par rapport au BAP vu les propriétés mécaniques similaires ou supérieures et le retrait de séchage le moins élevé de ces mélanges en présence des fibres. Les fibres améliorent le retrait de séchage, grandement la résistance en traction et la contrainte résiduelle moyenne, et peu la résistance en compression. La résistance des BAP aux ions chlorures est peu affectée en présence des fibres synthétiques et rigoureusement influencée par l'ajout des fibres métalliques. La deuxième phase (chapitre 6) a été consacrée à la validation des performances de trois types de fibres à un volume unique (0,5%). Ces trois BAPF ont été sélectionnés parmi les mélanges déjà optimisés dans la phase précédente. Pour ce faire, six poutres monolithiques de 250×400×3100 mm ont été réalisées et testées en flexion. Ainsi, cette validation comprend la facilité de la mise en place des bétons confectionnés et les performances structurales en flexion de ces poutres. Les performances en flexion des BAPF incluent les charges mécaniques (charge de fissuration, charge élastique et charge ultime), la ténacité, la rigidité, l'énergie d'absorption de fissuration, la densité du réseau de fissuration, la fragilité/ductilité, la déformation du béton comprimé et les armatures longitudinales. Les BAPF ont présenté des performances plus élevées ou égales à celles des BAP et des BO. Les fibres métalliques ont donné de meilleures performances relatives vu leurs propriétés mécaniques et géométriques appropriés. À l'issu de cette étude, des conclusions et des recommandations ont été décrites pour des futures recherches

Strategies to Mitigate Cracking of Self-Consolidating Concrete

The efficiency of various strategies to reduce cracking of self-consolidating, fiber-reinforced self-consolidating, and superworkable concretes (SCC, FR-SCC, and FR-SWC, respectively) designated for repair applications is discussed. The FR-SCC and FR-SWC mixtures were prepared with 0.5% and 0.75% fiber volume (Vf), respectively. Fiber-reinforced self-consolidating mortar (FR-SCM) with 0.8% and 1.4% Vf were also investigated. Of particular interest is the resistance to restrained shrinkage. In addition to the use of fibers, shrinkage mitigation measures included the use of shrinkage-reducing admixture (SA) and/or a calcium oxide-based expansive agent (EA). In total, 18 mixtures were investigated. Mono- and multifilament synthetic and steel fibers were employed. A fiber-reinforced conventional vibrated concrete (FR-CVC) made with 0.5% steel fibers was prepared as a reference mixture. For the self-consolidating mixtures, the highest resistance to restrained cracking was obtained with the FR-SCC made with steel fibers and EA that exhibited a time-to-cracking (tcr) in the restrained shrinkage ring test of 36 days (low cracking potential). Such concrete exhibited the narrowest crack width (wcr) of 85 µm (0.0033 in.), which was comparable to that of FR-CVC (80 µm [0.0031 in.]). For the other mixtures, tcr values ranged between 1 and 23 days, and wcr values between 90 and 210 µm (0.0034 and 0.0083 in.); the highest value was 285 µm (0.0111 in.) obtained for the SCC without fibers, EA, and SA. Empirical models were proposed to predict tcr and cracking potential as a function of elastic modulus and drying (and autogenous) shrinkage. The best relative overall performance was obtained for FR-SCC made with steel fibers and EA or SA, followed by FR-SCC made with synthetic fibers, then SCC and FR-SCM

Shrinkage of High-Performance Fiber-Reinforced Concrete with Adapted Rheology

The results of shrinkage (εsh) of fiber-reinforced self-consolidating mortar (FR-SCM), fiber-reinforced superworkable concrete (FR-SWC), and fiber-reinforced self-consolidating concrete (FR-SCC) are compared to results determined from different models. In total, four FR-SCM, five FR-SWC, and 10 FR-SCC, mixtures representing a wide range of mixture proportioning were studied. Five types of fibers, including steel, synthetic, and hybrid fibers having various properties were employed. The fiber volume varied from 0.25% to 0.75% for the FR-SCC mixtures and from 1.4% and 1.6% in the case of FR-SCM mixtures. The εsh results were evaluated for 13 months. Test results indicated that the εsh of FR-SWC/FR-SCC was lower than that of SCC. The drying shrinkage (εdr), which is part of the total shrinkage, εsh, was found to be mainly affected by the total porosity and volume of pores smaller than 50 nm. The εsh results were compared to values predicted from different models, including the AASHTO LFRD (2017), ACI 209 (2008), Bazant B4 (2015), B4s (2015), CEB-FIP (2010), Eurocode 2 (2004), Gardner and Lockman (2000), and JSCE (2007) models that were developed for conventional, non-fibrous concrete. The Aslani and Maia (2013), Khayat and Long (2010), and Poppe and De Schutter (2005) models proposed for self-consolidating concrete and FR-SCC were also considered. The εsh models of the fibrous mixtures were modified to better fit the experimental results. The modified εsh models were shown to yield accurate prediction of εsh of FR-SCM and FR-SWC/FR-SCC. The modified JSCE model provided the best overall prediction for εsh for the FR-SCM and FR-SWC/FR-SCC mixtures

Mechanical Properties of Fiber-Reinforced Concrete with Adapted Rheology

This paper aims to assess and enhance the prediction of mechanical properties of fiber-reinforced self-consolidating concrete (FR-SCC) and fiber-reinforced superworkable concrete (FR-SWC) that can be used for infrastructure construction and rehabilitation. The mechanical properties included compressive strength (f\u27cf), splitting tensile strength (f\u27spf), flexural strength (frf), and elastic modulus (Ecf) and their increase with curing time. A total of 69 FR-SCC and FR-SWC mixtures were used in this investigation that involved the consideration of test results of 1467 cylindrical and 106 prismatic specimens tested at 3-365 days of age. The mixture parameters included fiber type (five types), fiber volume (0.25%-0.75%), material characteristics, mixture proportioning, admixture type and combination, as well as consolidation energy in the case of FR-SWC, and curing. The measured mechanical properties were compared to values estimated from 35 different models that take into consideration the fiber characteristics. Test results indicate that the mean experimental-to-theoretical ratio (mean exp/theo) and corresponding coefficients of variation (COV) obtained with the original models that yielded the best prediction (one model for each mechanical property) were 0.98-1.06 and 11%-18%, respectively. The best original models were then modified and new proposed models were developed, leading to mean exp/theo values of 1.00-1.02 and COV values of 8%-11%

Flexural Creep and Recovery of Fiber-Reinforced SCC -- Testing Methodology and Material Performance

Deferred strain and cracking under sustained loading can be more prominent in self-consolidating concrete (SCC) used in repair applications than conventional concrete given its higher paste content. Flexural creep and subsequent creep recovery were monitored over 19 months tests for SCC, fiber-reinforced SCC (FR-SCC), fiber-reinforced conventional vibrated concrete (FR-CVC), and fiber-reinforced self-consolidating mortar (FR-SCM). Synthetic and steel fibers were used. Expansive agent (EA) was employed in FR-SCC with synthetic fibers. Fiber volumes of 0.5% and 0.8% were used in FR-CVC/FR-SCC and FR-SCM, respectively. Restrained shrinkage was also determined. The overall creep performance was based on the control of deferred deflection, crack opening, and strain in steel and concrete. The use of fibers enhanced creep performance by 5 to 7 times compared to SCC. FR-SCC with steel fibers provided 45% higher creep performance than FR-SCC with synthetic fibers. The incorporation of EA in FR-SCC enabled 80% additional enhancement of creep performance. The FR-SCC and FR-SCM mixtures exhibited crack widths lower than 0.2 mm at service loads as high as 70% of nominal load. The creep recovery of the FR-SCC was on the order of 20% to 70%, regardless of mixture type. Flexural creep and restrained shrinkage tests indicated similar tendencies of concrete performance. The best performance was obtained for the FR-SCC made with EA, followed by FR-SCC, then SCC and FR-SCM

Development of Methodology to Evaluate Passing Ability and Test Sample Preparation for Superworkable Concrete

The use of superworkable concrete (SWC) and fiber-reinforced SWC (FR-SWC) necessitates some mechanical consolidation to secure proper consolidation and ensure complete filling of the formwork. This paper evaluates the extent of mechanical consolidation on the risk of segregation, surface quality, and mechanical properties of SWC and FR-SWC. In total, 10 FR-SWC mixtures were prepared using 0.5% polypropylene and steel fibers incorporated. Test parameters involved the incorporation or omission of viscosity-modifying admixture (VMA) and the addition of high-range water reducer to vary slump flow between 450 and 550 mm. The passing ability was evaluated using modified L-box and J-Ring test methods. Test cylinders were cast in one layer and underwent different degrees of mechanical consolidation using a 10-mm steel rod. A vibrating table was also used to induce high consolidation effort during 20 s and 25 s. Image analysis was carried out on longitudinally saw-cut sections along the concrete cylinders to evaluate segregation and surface defects corresponding to various consolidation modes. Sample rodding was found to enable the reduction of surface honeycombing without affecting mechanical properties or increasing the risk of segregation. The vibration consolidation enhanced mechanical properties and surface quality but led to segregation, unless the concrete was highly stable. Recommendations were made on the adequate consolidation energy on samples and test method devices using both consolidation modes. For example, test samples can be cast in one lift and consolidated with 20 strikes of rodding or vibration for 20 s. The modified L-box with internal consolidation, using a 33-mm pencil vibrator to reach a minimum L-box blocking ratio of 0.80, of 5 and 20 s is recommended for SWC and FR-SWC, respectively. Such concrete should be cast in a single lift and consolidated with 10 internal strikes using a 16-mm steel rod when performing the slump flow, modified J-Ring test, unit weight, and air volume tests

Flexural Behavior of Fiber-Reinforced SCC for Monolithic and Composite Beams

Reinforced beams with deteriorated concrete can be repaired by replacing the deteriorated part or the entire beam using new concrete. Either of the two scenarios is decided to be used based on the degree and distribution of deterioration along the beam. This paper compares the structural performance of composite and monolithic reinforced concrete beams which represents the two cases of partial and entire replacement of concrete, respectively. In total, 10 beams with dimensions of 3200 x 250 x 400 mm (L x W x D) were constructed. The reference monolithic beams were cast with either self-consolidating concrete (SCC) or fiber-reinforced self-consolidating concrete (FR-SCC). Composite beams were cast with conventional vibrated concrete (CVC) to a depth of 275 mm from the top then with either SCC or FR-SCC for the remaining third of the beam\u27s depth (125 mm) at the bottom. The composite beams were prepared to simulate beams repaired in the tension zone after the removal of the deteriorated concrete. The test variables were fiber inclusion, fiber type, and beam type. One hybrid, one steel, and two polypropylene fiber types were employed in the FR-SCC. All fiber types were added at 0.5% by volume. The beams were simply supported and were loaded in four-point bending. Test findings indicate that both composite and monolithic beams exhibited similar cracking patterns at failure. However, the crack width of composite beams was lower due to enhanced fiber orientation along the tension zone and concrete confinement during the casting process. The structural performance of the beams was found to be mainly governed by mechanical characteristics of the fibers in the case of monolithic beams and mainly by the fiber length in the case of composite beams where fibers take preferential orientation during casting in the repair zone