Abstract An experimental study is presented to produce Ultra High Performance Reinforced Concrete (UHPRC) with sustainable materials produced in Brazil. A complete factorial arrangement was defined and five controllable factors were selected based on the literature review. Cylindrical specimens were tested at 7, 14 and 28 days of curing, with and without heat treatment. The residual deviations of the results were determined and an analysis of variance using ANOVA was applied to know the contribution of each controllable factor on the compressive strength, which reached a maximum value of 138.12 MPa. Finally, a mix design is proposed to obtain UHPRC by applying a simple manufacturing procedure using commercial materials, with which a high performance concrete can be obtained, reaching at least 70% of its strength in seven days.

Resumen Se presenta un estudio experimental para producir Ultra High Performance Reinforced Concrete (UHPRC) con materiales sustentables producidos en Brasil. Un arreglo factorial completo fue definido y cinco factores controlables fueron seleccionados basados en la revisión bibliográfica. Especímenes cilíndricos fueron ensayados a los 7, 14 y 28 días de curado, con y sin tratamiento térmico, para determinar la resistencia a la compresión. Desvíos residuales fueron determinados y se aplicó un análisis de varianza usando ANOVA para conocer la contribución de cada factor controlable sobre la resistencia a la compresión, la cual alcanzó un valor máximo de 138,12 MPa. Al final se propone un diseño de mezcla para obtener UHPRC aplicando una metodología simple de fabricación usando materiales comerciales, con los cuales se puede obtener un concreto de alto desempeño que alcanza a los siete días de curado el 70% de su resistencia.

Resumo Neste estudo, foram avaliadas amostras de concreto massa com borracha (concreto emborrachado) para determinar se a adição de partículas de borracha aumentaria a resistência à fissuração devido a variações volumétricas de origem térmica, em comparação com um concreto de referência, sem borracha. Amostras dos concretos estudados foram inicialmente testadas para caracterizar suas propriedades térmicas e mecânicas. Os resultados do teste foram utilizados como parâmetros para a análise do comportamento termo-mecânico do concreto emborrachado por meio de um software que determinou a resposta térmica e de tensões em um domínio bidimensional de um elemento estrutural de geometria hipotética, típico da construção de barragens, aplicando análise FEM (método dos elementos finitos). Os resultados obtidos indicaram que, embora as temperaturas máximas esperadas sejam similares para ambos os concretos (referência e emborrachado), aqueles contendo partículas de borracha são submetidos a menores esforços de tração, cerca de metade da tensão gerada no concreto de controle. Esse comportamento indica que a adição de partículas de borracha de pneus no concreto é uma estratégia eficiente para minimizar o risco de fissuração devido a tensões térmicas.

Abstract In this study, mass concrete samples with tire rubber chips (rubberized concrete) were evaluated in order to determine if the addition of rubber particles would enhance cracking strength due to volumetric variations of thermal origin, compared to a reference concrete, without rubber. Samples of the concretes studied were initially tested to characterize their thermal and mechanical properties. The test results were used as parameters for the analysis of the thermo-mechanic behavior of the rubberized concrete by means of a software that determined the thermal and stress response on a bi-dimensional dominion of a structural element of hypothetical geometry, typical of dam construction, applying FEM (finite element method) analysis. The results obtained indicated that, although the maximum temperatures expected are similar for both concretes (reference and rubberized), those containing tire rubber chips are subjected to lower tensile stresses, about half the stress generated in the control concrete. This behavior indicates that the addition of tire rubber chips in concrete is an efficient strategy to minimize the risk of cracking due to thermal stresses.