RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 1
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Ingeniería. Revista de la Universidad de Costa Rica
Vol. 35. No. 2: 16-28, Julio-Diciembre, 2025. ISSN: 2215-2652. San José, Costa Rica
Esta obra está bajo una Licencia de Creative Commons. Reconocimiento - No Comercial - Compartir Igual 4.0 Internacional
Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular
utilizando cemento modicado y agregados de andesita
Design and Evaluation of Cellular Hydraulic Concrete
Using Modied Cement and Andesite Aggregates
Einer Rodríguez Rojas
1
, Alejandra Laínez Ayala
2
1
Profesor adjunto Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
correo: einer.rodriguez@ucr.ac.cr
2
Graduado de Ingeniería Civil, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
correo: lainez.ale.a@gmail.com
Recibido: 10/10/2024
Aceptado: 29/04/2025
Resumen
El concreto celular es un material liviano que requiere de un diseño especializado para cumplir con
parámetros mecánicos, tales como densidades, así como resistencias a compresión y exión. Aunque el
concreto celular es utilizado en otros países, su fabricación en Costa Rica representa una innovación, ya
que implica la creación de un diseño adaptado a los recursos materiales disponibles. Su importancia radica
en la versatilidad y posibilidad de construcciones con una mayor productividad.
El objetivo de esta investigación es obtener, por medio de pruebas de laboratorio, los diseños de
mezcla para la elaboración de concreto hidráulico celular, utilizando un aditivo inclusor de aire, cemento
hidráulico mixto modicado tanto con caliza como puzolana y agregados procedentes de aluvión de andesita.
Los ensayos se realizaron en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la
Universidad de Costa Rica, en el año 2023, bajo condiciones controladas, utilizando normas de la Sociedad
Americana para Ensayos y Materiales y guías del Instituto Americano del Concreto.
Los resultados sugieren que el agregado no procedente de aluvión de andesita cumple con los
requerimientos técnicos y permite obtener mezclas acordes a los parámetros de diseño. Además, las
pruebas para la densidad del concreto fresco indican que no existe evidencia suciente para determinar
que las densidades experimentales sean diferentes a las densidades teóricas. Por último, los resultados de
resistencia a la compresión y tracción del concreto celular son aceptables según los parámetros estadísticos
que se utilizaron en el diseño.
Palabras clave:
Aditivo, concreto,
concreto celular, densidad,
diseño de mezcla.
Keywords:
Additive, cellular
concrete, concrete,
density, mix design.
DOI: 10.15517/ri.v35i2.62236
Abstract
Cellular concrete is a lightweight material that requires specialized design to meet mechanical
parameters such as density, as well as compressive and exural strength. Although cellular concrete is used
in other countries, its production in Costa Rica represents an innovation, as it involves the development of
a mix design adapted to locally available materials. Its signicance lies in its versatility and its potential
to increase construction productivity.
The objective of this study is to determine, through laboratory testing, the mix designs for producing
cellular hydraulic concrete using an air-entraining admixture, blended hydraulic cement modied with
limestone and pozzolan, and aggregates derived from andesite alluvium.
The tests were conducted in 2023 at the National Laboratory of Materials and Structural Models at the
University of Costa Rica, under controlled conditions and in accordance with standards from the American
Society for Testing and Materials (ASTM) and guidelines from the American Concrete Institute (ACI).
The results suggest that the ne aggregate sourced from andesite alluvium meets the technical
requirements and enables the formulation of mixes that conform to the design parameters. In addition,
tests on the density of fresh concrete indicate that there is insufcient evidence to conclude that the
experimental densities differ from the theoretical values. Finally, the compressive and tensile strength
results of the cellular concrete are acceptable according to the statistical parameters used in the design.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 17
I. INTRODUCCIÓN
El concreto hidráulico constituye un material compuesto,
cuyo uso se extiende a la gran mayoría de obras constructivas.
Dentro de la variabilidad de sus tipos, existen los convencionales,
autocompactantes, de alta resistencia, permeables, livianos, entre
otros. Para un concreto convencional, su densidad ronda los
2400 kg/m
3
; sin embargo, se han evaluado modicaciones
para mejorar sus propiedades. Por ejemplo, el concreto liviano
por medio de aditivos inclusores de aire es conocido como
concreto celular, cuya densidad es inferior a la convencional,
con valores de hasta los 800 kg/m
3
. Este se fabrica con cemento
hidráulico, agua, aditivos y agregados.
El concreto celular es un material liviano que posee
características muy favorables para la construcción. Es posible
utilizarlo como material de relleno en zonas de alta actividad
sísmica, además de ser empleado como bloques, similar
a la mampostería [1]. Como material de alta resistencia a
la compresión, baja densidad y estabilidad ambiental, se
convierte en solución para una amplia variedad de aplicaciones
geotécnicas [2].
De esta manera, su baja densidad permite analizar
nuevas opciones para la construcción de vivienda, al elevar
la productividad de las edicaciones. Asimismo, sus propiedades
permiten considerar el uso de varios tipos de desechos como
reemplazo potencial del cemento y el agregado no en el concreto.
Por ejemplo, los residuos sólidos industriales y agrícolas [3].
Sin embargo, no toda la documentación indica ventajas
del concreto celular. Se menciona que, al analizar entrepisos,
los desplazamientos laterales máximos de la estructura de concreto
estructural son menores a los de la estructura de concreto celular
[4]. Además, el uso de concreto celular revela una disminución de
la tensión de adherencia entre las barras de refuerzo y el hormigón
celular, debido a la reducción del peso unitario de hormigón [5].
Por otro lado, el concreto celular requiere de un diseño
especializado para cumplir con sus parámetros mecánicos,
como sus densidades y resistencias tanto a compresión como
exión. A pesar de su uso en otros países, la fabricación de este
material en Costa Rica representa una innovación, ya que implica
la adaptación del diseño a los materiales disponibles localmente.
Por consiguiente, este estudio tiene como objetivo
principal diseñar concretos hidráulicos celulares para diferentes
densidades por medio de ensayos de laboratorio, utilizando un
aditivo inclusor de aire, cemento hidráulico mixto modicado
con caliza - puzolana y agregados procedentes de aluvión de
andesita. Así, el alcance de la investigación corresponde a elaborar
concretos livianos para densidades de 800 kg/m
3
, 960 kg/m
3
,
1120 kg/m
3
, 1280 kg/m
3
, 1440 kg/m
3
y 1600 kg/m
3
.
El concreto convencional es una mezcla de cemento
hidráulico, agregados y agua. Si se requiere mejorar o cambiar
sus propiedades es común el uso de aditivos. El concreto celular
es un producto liviano que consiste en una combinación
de cemento con material no, mezclado con agua para formar una
pasta que tiene una estructura celular homogénea. La estructura
celular se logra esencialmente mediante la incorporación
mecánica de aire u otros gases.[6]. Para la presente investigación,
se utiliza un aditivo inclusor de aire, de tal manera que permita
la disminución de la densidad del concreto. Un aditivo se dene
como un ingrediente en la mezcla cementicia para modicar
su estado fresco o endurecido, que es incluido antes o durante
el mezclado.
Los aditivos inclusores de aire causan el desarrollo de
un sistema de microscópico de burbujas en el concreto o el mortero
[7]. Como se especicó anteriormente, la densidad, denida como
la relación entre la masa y el volumen de un material, para un
concreto endurecido convencional, ronda entre 2200 kg/m
3
a
2400 kg/m
3
; sin embargo, para el concreto celular puede alcanzar
valores de hasta 800 kg/m
3
.
Para lograr estas densidades, es necesario denir el proceso,
las proporciones de materiales y obtener los especímenes nales
en función de los parámetros mecánicos por medio de un diseño
de mezcla.
II. MÉTODOS Y MATERIALES
Los ensayos se realizaron en el Laboratorio Nacional
de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de
Costa Rica (LanammeUCR), en el año 2023, bajo condiciones
controladas. En relación con los materiales utilizados para
la investigación, el agregado no es de extracción de río con
procedencia geológica de aluvión de andesita. Para el muestreo,
se utiliza la norma ASTM D75 [8]; posteriormente, se realiza
una reducción con base en la norma ASTM C702 [9]. Para su
caracterización, se utiliza el promedio de tres muestras para
cada ensayo.
El cemento es de tipo MM/C(C-P)-28, el cual corresponde a
cemento hidráulico modicado mixto que contiene una cantidad
de caliza (C) y de puzolana (P) entre el 36 % y el 55 % en
masa. Además, posee una clase de resistencia de 28 MPa a los
28 días de curado. La muestra se obtiene con base en la norma
ASTM C183 [10]. Para su caracterización, los ensayos se repiten
en tres ocasiones.
El aditivo inclusor de aire es un líquido de baja viscosidad
color transparente a base de resinas neutralizadas. De forma
adicional, se utiliza un aditivo plasticante reductor de agua
a base de policarboxilatos. El agua que se utiliza para la
mezcla corresponde con agua potable.
En primer lugar, se seleccionaron las muestras de materiales
por ser caracterizados para el diseño de mezcla. Cada muestra
es almacenada de forma sellada y numerada para garantizar
su trazabilidad. Para determinar las características de diseño y
cumplimiento de los materiales constitutivos del concreto, se
procede a realizar ensayos de laboratorio normados.
Los procedimientos ejecutados se realizan con equipos
calibrados que garantizan confiabilidad de resultados.
En el CUADRO I, se indican los documentos de referencia
utilizados para cada uno de los ensayos de laboratorio y normativa
de cumplimiento.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 18
CUADRO I
DOCUMENTOS DE REFERENCIA PARA LOS ENSAYOS DE LABORATORIO
Material Ensayo Referencia
AGREGADOS
Práctica estándar para el muestreo de agregados ASTM D75 [8]
Práctica normativa para reducir las muestras de agregados a tamaño
de prueba
ASTM C702 [9]
Método de ensayo normalizado para materiales más nos que un
tamiz No. 200 (75 μm) en agregados minerales mediante lavado
ASTM C117 [11]
Método de ensayo normalizado para la determinación
granulométrica de agregados nos y gruesos
ASTM C136 [12]
Método de ensayo normalizado para determinar la densidad, la
densidad relativa (gravedad especíca), y la absorción de agregados
nos
ASTM C128 [13]
Especicaciones estándar para agregados para concreto ASTM C33 [14]
CEMENTO
Muestreo de cemento ASTM C183 [10]
Método de ensayo para la determinación de consistencia normal del
cemento hidráulico
ASTM C187 [15]
Método de ensayo para la determinación de la densidad del cemento
hidráulico
ASTM C188 [16]
Método de ensayo para la determinación del tiempo de fragua de un
cemento hidráulico por medio de la aguja de Vicat
ASTM C191 [17]
Especicaciones estándar para cemento Portland ASTM C150 [18]
ADITIVOS
Método de prueba estándar para aditivos inclusores de aire para
concreto
ASTM C233 [19]
Especicaciones estándar para aditivos químicos para concreto ASTM C494 [20]
Especicación estándar para aditivos inclusores de aire para
concreto
ASTM C260 [21]
CONCRETO
Método de prueba estándar para densidad, absorción y vacíos en el
concreto endurecido
ASTM C642 [22]
Método de prueba estándar para agentes espumantes para uso en
producción de hormigón celular utilizando espuma preformada
ASTM C796 [23]
Método de ensayo para la resistencia a la compresión uniaxial de
especímenes cilíndricos de concreto
ASTM C39 [24]
Método de prueba estándar para determinar la resistencia a la
tracción de especímenes cilíndricos de concreto
ASTM C496 [25]
Guía para el concreto celular sobre 800 kg/m3 ACI 523.3R-14 [26]
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Una vez que se determinan los parámetros de caracterización
de materiales, se utiliza la guía ACI 523.3R-14 [26]
y la ASTM C796 [23] para los métodos de diseño
de las mezclas de concreto y valores teóricos para comparar
resultados.
Para las mezclas de concreto, se utiliza una relación
de agua cemento (a/c) constante de 0,45. La elaboración de
los especímenes se realiza con una mezcladora de concreto
de bajas revoluciones, de ahí la necesidad de utilizar un
aditivo plasticante. Para cada densidad de concreto, luego
de ajustar el modelo, se obtienen nalmente 12 especímenes
por cada colada. Cuatro de ellos se utilizan para densidades
endurecidas; cuatro, para determinar resistencia a la
compresión; y los últimos cuatro, para ensayos de tensión indirecta
del concreto.
Una vez transcurridos los 28 días, se determinan los
valores de absorción y densidad según se especica en la norma
ASTM C642 [22]. En cuanto a la resistencia a compresión
y tracción, estos valores se obtienen, respectivamente, según las
normas ASTM C39/C39M [24] y ASTM C496 [25].
Ahora bien, los resultados experimentales que se presentan
en la investigación corresponden con valores promedio,
indicados en los cuadros según corresponda. Además,
la conabilidad y validez se determina evaluando, mediante
estadística descriptiva y probabilística, las muestras de ensayo.
Para la caracterización de los materiales, se utiliza estadística
descriptiva para obtener valores promedio. Para las muestras
cilíndricas de concreto de diferentes densidades, se utiliza
estadística descriptiva para obtener valores promedio y para
correlacionar variables mediante grácas.
Asimismo, se utiliza estadística inferencial que
permita el establecimiento de hipótesis, con el objetivo de
determinar si existían diferencias signicativas entre los
grupos evaluados.
Se utilizó la prueba t de Student para comparar promedios
entre dos grupos independientes y el ANOVA para analizar
diferencias entre más de dos grupos. Ambos análisis se realizaron
bajo un nivel de signicancia de α = 0.01, lo que equivale
a un 99 % de conanza. Con ello, se busca asegurar
una interpretación rigurosa y conable de los resultados.
Estos fueron analizados a partir de los valores p,
tomando como referencia el nivel designicancia ya denido.
Además, en cada tabla de resultados, se añadió una nota al pie,
indicando que el análisis se interpretó con un 99 % de
nivel de conanza, con el n de mantener la coherencia
metodológica y ofrecer mayor claridad.
III. RESULTADOS
A. Materiales
Respecto al agregado no, los valores promedio obtenidos
de la caracterización se presentan en el CUADRO II. Asimismo,
en la Fig. 1, se puede observar su curva granulométrica.
Fig. 1. Resultado de la curva granulométrica del agregado no.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 20
CUADRO IV
RESULTADOS DE CARACTERIZACIÓN DE LOS ADITIVOS UTILIZADOS
EN LAS MEZCLA DE CONCRETO CELULAR
Aditivo
espumante
Aditivo
plasticante
Valores usuales
Propiedad Valor promedio Valor promedio
Densidad (g/c
m
3
)
1,02 1,07 1,00-1,04
Potencial de Hidrogeno (pH) 6 5 5-7
Residuos sólidos por secado (%) 28,9 32 26-30
CUADRO III
RESULTADOS DE CARACTERIZACIÓN DEL
CEMENTO UTILIZADO EN LAS MEZCLAS DE CONCRETO CELULAR
Propiedad Valor Promedio Valores usuales
Densiedad relativa 2,85 2,8-2,90
Tiempo de fragua inicial (min) 214 Dentro de límites ASTM C150 [18]
Tiempo de fragua nal (min) 255 Dentro de límites ASTM C150 [18]
Propiedad física Valor Promedio Valor usual
Módulo de nura (M.F) 2,96 2,3 – 3,1
Material lavado pasando la No.200 (%) 2,90 < 10
Gravedad especíca, G
BS
2,48 2,4 – 2,9
Densidad, D
BS
(kg/m
3
) 2470 2400 – 2900
Granulometría Conforme Dentro de límites ASTM C33 [14]
CUADRO II
RESULTADOS DE CARACTERIZACIÓN DEL AGREGADO FINO UTILIZADO
EN LAS MEZCLAS DE CONCRETO CELULAR
Los resultados de los ensayos para el cemento se presentan en el CUADRO III, en cual se encuentran los valores promedios
de tres muestras.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 21
B. Aditivos
En el CUADRO IV, se resumen los valores obtenidos
de los ensayos de los aditivos referentes a densidad, potencial
de hidrógeno y residuos sólidos por secado.
C. Diseño de mezclas de concreto celular
Para el diseño de mezcla, se utiliza la guía
ACI 523.3 R-14 [26], con base en la determinación de densidades
y no en las propiedades de resistencia a la compresión.
Para todas las mezclas, se utiliza la relación de a/c (agua/
cemento) de 0,45. Para obtener la espuma, se presuriza el equipo
aproximadamente a 345 Pa, con la incorporación del agua y aditivo
en una relación de 1:30.
El resultado es un material con una densidad masiva
promedio de 62 kg/m
3
.
Luego de realizar pruebas piloto, ajustes al diseño y
procedimiento de mezclado, se obtiene mezclas consistentes
en función de las densidades. Las pruebas iniciales tuvieron los
inconvenientes de mostrar poca cohesión entre el agregado y el
cemento al formar grumos, producto de una baja relación a/c y
bajas revoluciones del equipo de mezclado.
El aditivo plasticante que se incorpora tiene la función
de mejorar la trabajabilidad de la mezcla, sin embargo, en
condiciones no controladas, produce contracción al concreto
fresco celular.
D. Concreto fresco
Las densidades de concreto fresco se verican con base en
el procedimiento para obtener las densidades masivas. Por medio
de las ecuaciones de la norma ASTM C796 [23] se relaciona los
valores nales de la dosicación con una densidad teórica en
estado fresco. El CUADRO VI presenta los respectivos resultados
acompañados del análisis de signicancia por medio de la t de
Student para un 99 % de nivel de conanza.
E. Concreto endurecido
Los especímenes cilíndricos obtenidos se desmoldan entre
24 horas a 48 horas después de su fabricación; posteriormente,
se almacenan en la cámara húmeda hasta los 28 días de edad.
Los valores correspondientes a la densidad seca al horno
experimental y porcentajes de vacíos son producto de aplicación
de la norma ASTM C642 [22]. Para el valor teórico de la densidad
seca al horno, se utiliza la recomendación del ACI 523.3 R-14
[26], al restar el valor de densidad del concreto fresco 122 kg/m
3
.
La densidad seca al aire experimental se obtiene con base en
las dimensiones y la masa de los especímenes. Su valor teórico
se obtiene de sustraer 80 kg/m
3
al valor de densidad del concreto
fresco. Respecto a vacíos de los especímenes, el CUADRO V
presenta los resultados de los porcentajes de vacíos en función de
la densidad de diseño. Por su parte, el CUADRO VI muestra los
valores de densidades tanto en estado fresco como endurecido y
su análisis de signicancia.
CUADRO V
RESULTADOS DE LOS PORCENTAJES DE VACÍOS PARA EL CONCRETO CELULAR
EN ESTADO ENDURECIDO SEGÚN LA DENSIDAD DE DISEÑO
Densidad de diseño (kg/m
3
)
Porcentaje de vacíos promedio (%)
1600 15,25
1440 19,21
1280 21,28
1120 25,67
960 29,39
800 39,32
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CUADRO VI
RESULTADOS DE LAS DIFERENTES DENSIDADES DEL CONCRETO CELULAR EN ESTADO FRESCO Y
ENDURECIDO Y SUS COMPARACIONES DE MEDIAS POR MEDIO DE PRUEBA T
Ensayo
Densidad diseño
(kg/
m
3
)
Densidad
Valor teórico
(kg/
m
3
)
Densidad
Valor experimental
promedio
(kg/
m
3
)
Valor t Student
teórico
Valor t
Student
experimental
Densidad concreto
fresco
1600 1610 1590 1,53
1440 1450 1470 2,22
1280 1290 1270 5,77
1120 1130 1160 3,16
960 970 990 2,49
800 810 810 0,00
Densidad seca al
horno
1600 1460 1470
5,84
3,38
1440 1350 1330 2,03
1280 1150 1140 2,59
1120 1030 1010 6,55
960 870 830 9,71
800 690 690 0,00
Densidad seca al aire
1600 1510 1510
5,84
0,00
1440 1390 1350 10,7
1280 1190 1220 6,55
1120 1080 1040 22,1
960 910 890 9,73
800 730 720 2,72
Notas: Los valores de densidad se aproximan a los 10 kg/m
3
según especicaciones. Se utiliza un 99 % de nivel de conanza.
En relación con la resistencia a la compresión, su valor
experimental a los 28 días de edad para cuatro especímenes se
muestra en el CUADRO VII.
Para determinar su signicancia, se utilizan valores
teóricospor medio de fórmulas matemáticas sugeridas por el
ACI 523.3 R-14 [26].
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 23
CUADRO VIII
RESULTADOS DE LA PRUEBA ANOVA PARA VALORES EXPERIMENTALES DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
DEL CONCRETO CELULAR
Fuente de
variación
Suma
cuadrados
(SS)
Grados
libertad
(Df)
Media
Cuadrática
(MS)
ANOVA
Valor F
ANOVA
Valor P
ANOVA
F crítico
Entre grupos 128,54 5,00 25,71 1422,56 0,00 2,77
Dentro de
grupos
0,33 18,00 0,02
Total 128,86 23,00
Al realizar una prueba de varianza ANOVA para los
resultados de resistencia a la compresión en las densidades de
estudio, se obtiene la información del CUADRO VIII.
Por medio de la norma ASTM C496 [25], se determina
la resistencia a la tracción de los especímenes, valores que se
presentan en el CUADRO IX.
Nota: Se utiliza un 99 % de nivel de conanza.
Nota: Se utiliza un 99 % de nivel de conanza.
Ensayo
Densidad
diseño
(kg/
m
3
)
Resistencia
compresión
Valor teórico
(MPa)
Resistencia
compresión
Valor experimental
promedio
(MPa)
Valor t
Student
teórico
Valor t
Student
experimental
Resistencia a
la compresión
1600 11,50 10,86
5,84
4,90
1440 8,08 8,38 5,98
1280 5,68 6,06 6,11
1120 4,00 5,80 51,42
960 2,81 5,60 86,14
800 1,98 3,60 45,52
CUADRO VII
RESULTADOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO CELULAR SEGÚN LAS DENSIDADES DE
DISEÑO Y COMPARACIONES DE MEDIAS POR MEDIO DE PRUEBA T
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CUADRO IX
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A TENSIÓN DEL CONCRETO CELULAR EN FUNCIÓN DE
LAS DENSIDADES DE DISEÑO
Densidad de diseño (kg/m
3
)
Resistencia a la tensión promedio (MPa)
1600 3,85
1440 2,78
1280 2,07
1120 2,38
960 2,26
800 1,40
IV. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Los materiales utilizados para los diseños de mezcla
cumplen con los valores establecidos en las especicaciones o
valores usuales registrados. En las siguientes guras, es posible
observar el comportamiento de los materiales al ser utilizados
como componentes para las mezclas. De esta forma, la Fig. 2,
hace referencia a la relación entre las densidades de diseño del
concreto y el contenido de agregado no. Por su parte, la Fig. 3,
relaciona las densidades de diseño con el contenido de cemento
utilizado. Finalmente, la Fig. 4, indica los contenidos de espuma
según la densidad de las mezclas al diseñar.
La Fig. 2 muestra una relación directamente proporcional
entre la densidad de diseño del concreto celular y la cantidad
de agregado no. En contraste, la Fig. 4 evidencia una relación
inversamente proporcional entre la densidad y la cantidad de
espuma utilizada. Este comportamiento es coherente con la
naturaleza del concreto celular, en el que las variaciones en la
densidad se logran principalmente ajustando las proporciones de
materiales en la mezcla. El aumento en la cantidad de agregado
no de andesita responde a la necesidad de lograr una mayor
compactación en la mezcla y reducir el volumen de aire incluido
cuando se busca una mayor densidad. Respecto a las cantidades
de cemento, la Fig. 3 evidencia que mezclas aproximadamente
inferiores a 1100 kg/m
3
requieren una mayor cantidad, lo cual
aumenta un posible costo de producción.
Fig. 2. Relación del contenido de agregado no de andesita en función de densidad de diseño para las mezclas de concreto celular.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 25
Las relaciones obtenidas a partir de los ensayos son clave
para denir las proporciones adecuadas de los materiales en la
mezcla del concreto celular. Esto permite ajustar el diseño según
las propiedades mecánicas y físicas que se buscan, tomando en
cuenta las características especícas de los materiales utilizados,
como la arena de andesita y el cemento tipo MM/C(C-P)-28.
En la Fig. 5, el gráco muestra la similitud de los valores
obtenidos en laboratorio con aquellos que se pueden calcular
según el ACI 523.3 R-14 [26].Se realiza una prueba t de Student
para comparar el valor teórico de cada densidad con respecto al
valor experimental, considerando a μ como la media poblacional
(teórica) y µ
0
como la media de la densidad experimental. Para las
pruebas de densidad del concreto fresco, todos los t experimentales
dan como resultado un valor menor al t teórico. Por lo tanto, no
se rechaza la hipótesis nula y no existe evidencia suciente para
decir que las densidades experimentales sean diferentes a las
densidades teóricas.
Asimismo, el análisis de signicancia para el parámetro de
densidad seca al horno reveló que las densidades experimentales
de diseño de 1120 kg/m
3
y 960 kg/m
3
son signicativamente
diferentes a las densidades teóricas. De forma contraria, para
las demás densidades, no se encontró evidencia suciente para
concluir que sean diferentes.
Por otro lado, para el parámetro de densidad seca al aire,
solamente las mezclas con densidades de diseño de 1600 kg/m
3
y
800 kg/m
3
evidencian que no se rechaza la hipótesis nula. Por ello,
no existe evidencia suciente para expresar que las densidades
experimentales sean diferentes a las densidades teóricas.
Fig. 3. Relación del contenido de cemento tipo MM/C(C-P)-28 en función de densidad de diseño para las
mezclas de concreto celular.
Fig. 4. Relación del contenido de aditivo espumante en función de densidad de diseño para las mezclas de
concreto celular.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 26
En cuanto a las demás densidades, se observan diferencias
signicativas entre sus valores experimentales y las densidades
teóricas.
Por otra parte, las fórmulas matemáticas para densidad
que se indican en las guías de diseño en función del concreto
fresco se aproximan acertadamente a los valores experimentales.
Existen muchas variables que pueden incidir en su
diferencia, por lo que es prudente establecer un rango de valores
para cada densidad y no un valor puntal. Está fuera del alcance
de la investigación establecer un modelo o rangos de aceptación,
sin embargo, el mayor valor de dispersión absoluto de los datos
ronda el 5 %.
De igual forma, se evaluó la distribución de probabilidad
de la resistencia a la compresión, considerando μ como la
media poblacional (teórica) y µ
0
como la media experimental.
Los resultados indican que, solo para la densidad de 1600 kg/m
3
,
no se encontraron diferencias signicativas entre la resistencia
a la compresión experimental y la teórica. En cambio, para
las demás densidades, se observaron diferencias signicativas
entre ambos valores. La Fig. 6 muestra la relación entre
los resultados experimentales y teóricos para cada densidad.
Se observa cómo los valores de resistencia son superiores a los
esperados, principalmente para los de 800 kg/m
3
, 960 kg/m
3
y 1120 kg/m
3
.
Fig. 5. Comparaciones teóricas y experimentales de los diferentes estados de densidad del
concreto celular en función de las mezclas de diseño.
Fig. 6. Comparaciones teóricas y experimentales de las resistencias a la compresión del concreto
celular para las diferentes densidades de diseño.
RODRÍGUEZ, LAÍNEZ: Diseño y evaluación de concreto hidráulico celular utilizando cemento modificado y agregados de andesita 27
El análisis ANOVA de un factor indica que las medias de
valores de resistencia a la compresión son diferentes entre sí.
El CUADRO IX indica los resultados de valores de
tensión. La normativa no menciona referencia para comparar
con valores teóricos en el concreto celular. Por consiguiente,
existe una oportunidad de investigación para determinar un
modelo que permita, a partir de valores experimentales de
compresión, determinar de forma teórica valores del módulo
de ruptura.
V. CONCLUSIONES
En primer lugar, el agregado no procedente de aluvión de
andesita cumple con los requerimientos técnicos. Por ello, permite
obtener mezclas de concreto celular acordes a los parámetros
de diseño.
En segundo lugar, el análisis estadístico muestra consistencia
en las densidades del concreto celular en estado fresco, al
comparar las relaciones experimentales con las teóricas. No
obstante, se detectan diferencias estadísticas con un 99 % de
nivel de signicancia entre los valores teóricos y experimentales
para las densidades secas al horno, especícamente, en los
diseños de mezcla de 1120 kg/m³ y 960 kg/m³. Lo mismo ocurre
con las densidades secas al aire en las mezclas de diseño de
1600 kg/m³ y 800 kg/m³. A pesar de estas diferencias,
los resultados se consideran satisfactorios al tener en cuenta
la variabilidad inherente en la fabricación del concreto.
Lo anterior ocurre especialmente en el caso de concreto celular,
que requiere un mayor conocimiento de sus compuestos y de su
proceso de fabricación.
En tercer lugar, se obtuvieron parámetros de diseño
para las diferentes mezclas de concreto celular con los
materiales utilizados. En tercer lugar, se obtuvieron parámetros
de diseño para las diferentes mezclas de concreto
celular con los materiales utilizados al relacionar las
variables de contenido de agregado no de origen de andesita,
cemento hidráulico tipo MM/C(C-P)-28, aditivo espumante
y plasticante.
En cuarto lugar, los valores de resistencia a la compresión
y tensión del concreto celular resultaron aceptables según
los parámetros estadísticos que se utilizaron en el diseño. La
media de sus valores se encuentra muy cerca o superiores de las
resistencias esperadas.
Por último, los resultaron permitirán desarrollar nuevas
investigaciones para Costa Rica en el tema de concreto
celular, adicionando variaciones en sus mezclas y
desarrollando elementos constructivos que permitan una mayor
productividad constructiva.
ROLES DE LOS AUTORES
Alejandra Laínez Ayala: Curación de datos, Análisis formal,
Investigación, Metodología, Administración del proyecto,
Validación.
Einer Rodríguez Rojas: Conceptualización, Análisis formal,
Adquisición de fondos, Metodología, Administración del proyecto,
Recursos, Supervisión, Validación, Visualización, Redacción -
borrador original, Redacción - revisión y edición.
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