Evaluation of the techniques to mitigate early shrinkage cracking through an image analysis methodology

This is the accepted version of the following article: [Ruiz-Ripoll, L., Barragán, B. E., Moro, S., and Turmo, J. (2016) Evaluation of the Techniques to Mitigate Early Shrinkage Cracking through an Image Analysis Methodology. Strain, 52: 492–502. doi: 10.1111/str.12191], which has been published in final form at http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/str.12191/abstractNowadays, new products are introduced in concrete mixes to reduce the effects of shrinkage, which are the main reason of most of early age cracking phenomena, especially when curing is not performed in accordance to best practices. The lack of a standardized methodology to quantify concrete cracking complicates the determination of the effectiveness of different solutions and comparison between them. This research presents an evaluation through images of the suitability of fibres and shrinkage-reducing admixtures to control early shrinkage cracking in slab-type concrete elements. The use of this technique has permitted quantifying the typical cracking parameters objectively and analyse probabilistically the average crack width. Results show a delay and reduction of cracking after adding shrinkage-reducing admixtures and fibres in concrete, especially 1kgm-3 of polymeric microfibres. The incorporation of these components directly into the mix modified the behaviour of concrete, reducing shrinkage cracking from the beginning of moisture losses.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Material nonlinear analysis of steel fibre reinforced concrete beams failing in shear

Experimental research has pointed out that fibre reinforcement gives valuable contribution for the shear strength of concrete beams. To obtain data to check the validity of the formulation proposed by RILEM TC 162-TDF for the evaluation of the fibres contribution for the concrete shear strength, sets of concrete beams were tested experimentally. To simulate the behaviour of this kind of structures, a computational code was developed, based on the finite element techniques. An accurate simulation of the behaviour of structures failing in a brittle mode, such is the case of the beams failing in shear, is a true challenge in the computational mechanics domain. To reproduce with enough accuracy the fracturing process of this type of elements, a multifixed crack model is implemented. The ability of the post-cracking stress-strain diagram proposed by RILEM TC 162-TDF to simulate the crack propagation is checked. A strain softening trilinear diagram is also derived from inverse analysis using the force-deflection relationship obtained in RILEM three-point notched beam tests. Its capability to model the fracture mode I is also assessed. The numerical strategy developed is described in the present work and the appropriateness of the model is evaluated simulating some beams tested experimentally.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - SFRH/BSAB/291/2002-POCTI. Fundo Social Europeu (FSE) -SFRH/BSAB/291/2002-POCTI

Reología de hormigones autocompactables

El diseño y aplicación del Hormigón Autocompactable (HAC) constituye uno de los temas de mayor impacto e interés en el mundo en el campo de la tecnología del hormigón. En términos reológicos un HAC se caracteriza por poseer una tensión umbral de cizallamiento muy baja y una viscosidad plástica capaz de garantizar el transporte, llenado y consolidación del hormigón sin segregación. La caracterización reológica en estado fresco brinda información para diseñar diferentes clases de HAC y permite valorar la influencia de los materiales componentes así como el efecto de diversas variables externas. Este trabajo analiza la reología del HAC, en primer lugar se presentan los conceptos reológicos y las variables que modifican la respuesta del hormigón fresco, destacando las características particulares del HAC; en segundo término se muestran resultados correspondientes a un programa de investigación en el que se empleó un BML Viscometer 3 (CONTEC) con el fin de ponderar la influencia de factores que afectan la producción del HAC como la temperatura del hormigón, el tiempo transcurrido luego de finalizar mezclado y las condiciones de exposición luego de la elaboración; finalmente se analiza la vinculación entre los parámetros reológicos y las medidas de los ensayos de tipo ingenieril más frecuentemente utilizados (escurrimiento y embudo en V).The mix design, characterisation, and application of Self-Compacting Concrete (SCC) are undoubtedly key topics of major impact and interest in the field of concrete technology worldwide. In rheological terms, SCC is characterised by a very low yield stress and an adequate plastic viscosity to assure stability during transport, casting and later hardening of the material. The rheological characterisation in the fresh state allows obtaining information for the design of different classes of SCC, including the component materials and the effect of external variables. This work analyses the rheology of SCC; rheological concepts and the variables affecting the response of the fresh concrete are presented firstly, highlighting the specific characteristics of SCC, the second part presents the results of a research program in which a CONTEC 3 viscometer was utilised with the aim of studying the influence of different factors affecting the production of SCC, such as temperature of the material, and time and the exposure conditions after fabrication. Finally, correlations between rheological parameters and the results of frequently-used engineering tests (slump-flow and V-funnel), are analysed

Hormigones elaborados con distintos tipos de agregado expuestos a altas temperaturas

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en experiencias realizadas sobre hormigones elaborados con matrices de similares características y diferente tipo de agregado grueso, expuestos a altas temperaturas (500 y 700 °C) y enfriados bajo distintas condiciones (lento: al aire y rápido: mediante chorros de agua). Estos hormigones fueron evaluados antes y después del tratamiento mediante diversos ensayos no destructivos. Posteriormente se realizó un análisis exhaustivo del comportamiento mecánico bajo solicitaciones de compresión y tracción de las muestras sometidas a temperatura el que es comparado con el de otras muestras que no fueron expuestas a ningún tipo de tratamiento.This work presents results obtained in experiences carried out over concretes elaborated with similar matrix characteristics and different types of coarse aggregate, exposed at high temperatures (500 and 700SC) and cooled down under different conditions (slowly: in air and fast: through water spurts). These concretes were evaluated before and after the treatment by means of divers non-destructive tests. Subsequently, an exhaustive analysis of the mechanical behavior under compression and tensile loads has been carried out over the samples submitted to temperature, which has been compared with the one accomplished on other samples which were not exposed to any kind of treatment at all

Las macrofibras de vidrio y su empleo para el refuerzo de elementos de hormigón

La incorporación de fibras otorga al hormigón capacidad de transferencia de cargas y control de la fisuración, con beneficios directos en la durabilidad de las estructuras. Si bien el vidrio resistente a los álcalis es excelente en cuanto a su adherencia y rigidez, hasta hace poco sólo se utilizaban microfibras para el control de la fisuración en estado plástico. Las macrofibras de vidrio abren nuevas posibilidades de aplicación, proveen refuerzo frente a efectos de la contracción térmica o por secado e incluso pueden actuar como armadura primaria. Estas macrofibras se distribuyen fácilmente en la mezcla fresca y son afines a la matriz cementícea favoreciendo la adhesión, poseen excelente resistencia a las condiciones ambientales e incrementan ligeramente la resistencia de primera fisura en el hormigón. Este trabajo describe la respuesta postpico típica observada para diferentes contenidos de macrofibras de vidrio y presenta dos estudios recientes, el primero comprende hormigones autocompactantes refozados con macrofibras de vidrio y analiza la orientación del refuerzo en paneles delgados por efecto del flujo y el segundo estudia la respuesta en estado fisurado bajo cargas de larga duración de prismas fabricados con el hormigón utilizado para la construcción de un piso industrial.The incorporation of fibers confers load transfer capacity to concrete and controls cracks propagation, with direct benefits for the structures durability. Although alkali resistant glass is excellent regarding adherence and stiffness, only microfibers have been used for controlling plastic shrinkage cracking. Glass macrofibers open new posibilities of application, provide reinforcement for thermal or drying shrinkage and they can even be used as primary reinforcement. These fibers disperse easily in the fresh mix and they have a total affinity with the cementitious matrix, they have excellent resistant against environmental conditions and slightly increase the first peak concrete stress. This work describes the typical post peak response observed for different contents of glass macrofibers and shows two recent studies, the first one includes self compacting concretes reinforced with glass macrofibers and analyzes the orientation of the reinforcement in thin walls due to the flow effect and the second studies the response under long term loads of cracked beams elaborated with a concrete used for the construction of an industrial floor

Digital quantification of effects of admixtures on early shrinkage cracking

The study of the effect of early shrinkage is important to prevent aesthetic defects and, especially, to avoid the reduction of durability of concrete elements due to surface cracking. This paper presents the application of a new digital imaging methodology to quantify the effects of polypropylene macrofibres, microfibres and glycolether shrinkage reducing admixture (SRA) on early shrinkage cracking. This way, the effectiveness of different admixtures incorporated into the common base mix design of concrete can be compared impartially through the total cracking area, maximum crack width, total crack length, among other parameters that this methodology provides. The results demonstrate the great capacity of the methodology to isolate and determine the characteristics of an entire cracking pattern, and the similarity of behaviour between admixtures. Nevertheless, the presence of 1 kg/m3 of microfibres leads to the delay and the decrease of early shrinkage cracking pattern.Postprint (published version

Literatura científica sobre análisis estadístico implicativo: un mapeo sistemático de la década que transcurre.

El Análisis Estadístico Implicativo cada día se abre camino como uno de los análisis más importantes cuando se trata de hallar implicaciones estadísticas o cuasi-implicaciones. Si bien no es una técnica nueva, esta ha cobrado relevancia recientemente, pues es una metodología adecuada para trabajar en grandes cantidades de datos. El presente estudio se realizó con el fin de conocer la situación del Análisis Estadístico Implicativo según la cantidad de producción científica producida en lo que va de la década, mediante el análisis de 121 documentos obtenidos mediante un procedimiento sistemático de criterios de inclusión y exclusión de documentos. Se concluyó que el Análisis Estadístico Implicativo es mayormente aplicado en el campo de la educación, con mayor producción realizada por investigadores de Francia, y con más de la mitad de publicaciones en francés, sin embargo, se observó que los documentos en idiomas distintos al francés van creciendo en número, al igual que documentos en otros campos de aplicación a parte de la educación y con un mayor número de países en los que se está realizando nueva producción científica usando la Estadística Implicativa

Ensayos a cortante de vigas de hormigón estructural autocompactable

En el presente trabajo se presenta una serie de ensayos realizados en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (Departamento de Ingeniería de la Construcción) de la Universidad Politécnica de Cataluña. La campaña de ensayos incluía una serie de vigas de sección “doble T” de hormigón autocompactable de resistencia media (HAC-RM) y una serie paralela realizada con hormigón convencional (HC) de la misma resistencia mecánica. Se verificó el comportamiento estructural frente al esfuerzo cortante de vigas de hormigón armado y pretensado con armadura pretesa y postesa, y tanto estructuras continuas como isostáticas. Los resultados muestran una menor resistencia a cortante en las vigas con HAC y armadura pasiva y activa. Para las vigas pretensadas con HAC y HC los valores de resistencia a cortante fueron similares.Peer ReviewedPostprint (published version

Variability of the bond and mechanical properties of self-compacting concrete

This main objective of this research is to evaluate the variability of the mechanical properties (compressive strength, modulus of elasticity and tensile strength) and bond strength of the self-compacting concrete (SCC), with 50 MPa compressive strength at 28 days, varying the maximum aggregate size and the SCC fluidity. The tests were made in 15 x 30 cm concrete cylinders and in beams standardized by Rilem-Ceb-Fib (1973). In agreement with the obtained results, can be concluded that the variability of the self-compacting concrete is small for the modulus of elasticity and for the compressive strength, but the tensile strength presented a significant variability due to the failure mode. About the bond strength, the variability was small showing that the self-compacting concrete is reliable and possesses great potential for use in the civil construction.Peer ReviewedPostprint (published version

Reología de hormigones autocompactables

El diseño y aplicación del Hormigón Autocompactable (HAC) constituye uno de los temas de mayor impacto e interés en el mundo en el campo de la tecnología del hormigón. En términos reológicos un HAC se caracteriza por poseer una tensión umbral de cizallamiento muy baja y una viscosidad plástica capaz de garantizar el transporte, llenado y consolidación del hormigón sin segregación. La caracterización reológica en estado fresco brinda información para diseñar diferentes clases de HAC y permite valorar la influencia de los materiales componentes así como el efecto de diversas variables externas. Este trabajo analiza la reología del HAC, en primer lugar se presentan los conceptos reológicos y las variables que modifican la respuesta del hormigón fresco, destacando las características particulares del HAC; en segundo término se muestran resultados correspondientes a un programa de investigación en el que se empleó un BML Viscometer 3 (CONTEC) con el fin de ponderar la influencia de factores que afectan la producción del HAC como la temperatura del hormigón, el tiempo transcurrido luego de finalizar mezclado y las condiciones de exposición luego de la elaboración; finalmente se analiza la vinculación entre los parámetros reológicos y las medidas de los ensayos de tipo ingenieril más frecuentemente utilizados (escurrimiento y embudo en V)