Design of an explicit crack bridging constitutive model for engineered cementitious composites using polyvinyl alcohol (PVA) or polyethylene (PE) fiber

• Wang, Z. ^[1] ; Li, B. ^[1] ; Li, L. ^[1] ; Zhang, Z. ^[1]
  1. [1] Sichuan University

     Sichuan University

     China

     
• Localización: Materiales de construcción, ISSN 0465-2746, Vol. 74, n 354, 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diseño de un modelo constitutivo explícito de formación de fisuras para compuestos cementicios diseñados utilizando fibra de polivinil alcohol (PVA) o de polietileno (PE)
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• Resumen
  • español

    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.

  • English

    This paper aims to establish an explicit crack bridging model that can link engineered cementitious composites (ECC) behavior from single fiber to single crack scale, which is great of designing ECC featuring pseudo tensile strain hardening and multiple cracks expanding by tailoring microstructure and materials selection. In this study, fiber bridging stress was divided into three parts including fiber bridging stress with no rupture, fiber debonding fracture stress, and fiber pullout fracture stress. Subsequently, the fundamental crack bridging model was emerged when fiber bridging stress with no rupture subtracted from the fiber rupture stress in debonding and pullout stage. Moreover, two-way pullout and Cook-Gordon effect were also considered to establish the complete model. It was found that the two-way pullout situation of polyvinyl alcohol (PVA) fiber has a significant influence on the crack opening width due to its slip hardening property, while the Cook-Gordon effect presents a faint crack width increment for PVA-ECC. However, the Cook-Gordon effect makes a significant contribution to the crack opening width of the composite produced by polyethylene (PE). This building intelligible model presents a better prediction for ECC through the comparison of experimental data or real average crack width in previous models, thus confirming the validity of this model.