Bond behavior of fiber reinforced cementitious matrix (FRCM) composites : effect of the stress redistribution

Lately Fiber Reinforced Cementitious Materials (FRCM) have been widely spread within seismic-resistant reinforced techniques, in which its applicability due to its compatibility with various substrates is one of its outstanding features. This retrofitting technique consists of certain dry fibers embedded in an inorganic matrix, gaining with this a raise in the ultimate tension strength. Its applicability regarding the historical buildings, carrying with it an important heritage value, entails considerable advantages such as reversibility, compatibility with both masonry and concrete substrates and high corrosion resistance. Within the present job parameters such as the impact on the final strength changing the way of casting, being in some cases done from the top of the specimens and others from the bottom, load distribution among the different bundles of the textile and bond behavior of FRCM in different specimens are studied and furtherly discussed. To do so, two methods were carried out, contact measurement and a non-contact technique being in this case Digital Image Correlation (DIC). The set-up used for this job was shear-bonding test where a tension load is applied on the specimen until the failure, occurring due to the debonding. The present experimental campaign consists to test six PBO-FRCM specimens and others six using Steel-FRCM, performing the contact measurement analysis for both and DIC only for PBO-FRCM. The final part of the job consists of the discussion of the results and their corresponding comparison, stablishing some considerations for further jobs and guidelines based on the performance observed, leading to the possible generalization of its applicability on field.

I materiali cementizi fibrorinforzati (FRCM) hanno avuto un’ampia diffusione nel corso degli ultimi anni come tecnica di rinforzo sismo-resistente; una delle loro caratteristiche più importanti è rappresentata dalla vasta applicabilità dovuta all'elevata compatibilità con vari substrati. Questa tecnica di retrofit consiste nell’incorporare delle fibre secche in una matrice inorganica, ottenendo così un aumento della resistenza a trazione finale. La loro applicabilità ad edifici antichi, che hanno un’importante valore storico, è basata su notevoli vantaggi come la reversibilità, la compatibilità con substrati sia in muratura sia in calcestruzzo ed un'elevata resistenza alla corrosione. In questo lavoro di ricerca vengono analizzati parametri quali l'impatto sulla forza finale del metodo di posa dei campioni, essendo alcuni posati dall'alto ed altri dal basso, la distribuzione di carico tra i diversi fasci di tessuto ed il modo in cui gli FRCM legano nei diversi campioni. Sono state eseguite due tipologie di indagini: la prima è una misurazione a contatto e la seconda è invece una tecnica senza contatto, la correlazione dell'immagine digitale (DIC). Il set-up utilizzato per questa ricerca è rappresentato da prove di taglio in cui viene applicato un carico di tensione sul provino fino al cedimento, che si verifica a causa del distacco della fibra dalla matrice, debonding. Questa campagna di esperimenti è stata effettuata su sei campioni di tipo PBO-FRCM e su altri sei campioni di Acciaio-FRCM; l'analisi della misurazione a contatto è stata eseguita per entrambe le tipologie di campioni, la DIC solo per i campioni PBO-FRCM. Al termine della presentazione degli esperimenti, segue una discussione sui risultati e vengono tratte alcune considerazioni generali su ulteriori possibili lavori di ricerca e sulla definizione di linee guida per l'eventuale generalizzazione della loro applicabilità in campo.