The effects of age up to 18 years under various exposure conditions on the tensile properties of a polypropylene fibre reinforced cement composites

An 18 year test programme has been completed on the tensile stress-strain performance of cement composites reinforced with two types of polypropylene fibrillated networks. Three storage conditions have been used —natural weathering storage inside in laboratory air, and under water storage. Some composites have been precracked before exposure and others left uncracked before testing. The parameters measured included the elastic modulus and cracking stress of the matrix, complete tensile stress-strain curves and crack distribution in the composite, and the effects of the different weathering conditions on the tensile strength, strain to failure and bond strength of the polypropylene reinforcement. In general terms, it was shown that where the fibre volume remained above the critical fibre volume, the strength, ductility and toughness of the composite was maintained regardless of exposure conditions for very long periods of time. In particular, the material has remained ductile, with a failure strain in excess of 5% after 18 years under water which is unusual for fibre reinforced cement composites.

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Résumé Un programme d’étude d’une durée de 18 ans vient de s’achever sur le fonctionnement en tension des composites ciment renforcés avec deux types de réseaux de polypropylène fibrillé. Trois conditions de conservation ont été utilisées—vieillissement naturel en plein air, conservation ambiante dans le laboratoire, et conservation sous l’eau. Quelques-uns des composites ont été pré-fissurés avant d’être exposés et d’autres sont restés non fissurés jusqu’à l’essai. Les paramètres messurés ont compris le module élastique et la résistance en traction de la matrice, des courbes de contrainte-déformation et la distribution des fissures dans le composite, et les effets de diverses conditions de vieillissement sur la résistance en traction, la déformation à la rupture et la force d’adhérence de l’amature en polypropylène. Il a pu être démontré que lorsque le volume de fibres dépasse le volume critique, la résistance, la ductilité et la dureté du composite ont été maintenues quelles que soient les conditions de l’exposition pendant de très longues périodes. En particulier, le matériau est resté ductile, avec une déformation à la rupture augmentée de 5% après 18 ans sous l’eau, ce qui est rare pour des composites ciment renforcés de fibres.