Revista de Ciencias Sociales (RCS)
Vol. XXXI, Número Especial 11, enero-junio 2025. pp.
190-205
FCES - LUZ ● ISSN: 1315-9518 ● ISSN-E: 2477-9431
Como citar: Milla, E. A., Alva, O.
F., Blas, J. W., y Poma, C. G. (2025). Enseñanza en el uso de aditivos químicos
en la construcción: Sostenibilidad ambiental y calidad de vida. Revista De
Ciencias Sociales, XXXI(Número Especial 11), 190-205.
Enseñanza en el uso de aditivos
químicos en la construcción: Sostenibilidad ambiental y calidad de vida
Milla Vergara, Elio Alejandro*
Alva
Villacorta, Oscar Fredy**
Blas
Cano, Jaime Walter***
Poma
González, Carla Griselle****
Resumen
La enseñanza en el uso de aditivos
químicos en la construcción tiene como objetivo promover prácticas que reduzcan
el impacto ambiental y mejoren la durabilidad del hormigón, un material clave
en el sector. Este estudio explora cómo la aplicación de aditivos químicos en
el concreto afecta su consistencia y resistencia en diversos entornos. A través
de un estudio descriptivo-documental con una revisión de la literatura, se
examinan los beneficios de aditivos como superplastificantes y retardantes, que
optimizan la trabajabilidad del hormigón en condiciones extremas, dando lugar a
estructuras más duraderas y resistentes. Los principales hallazgos revelan que
estos aditivos ayudan a mantener la consistencia del hormigón, reduciendo la
pérdida por asentamiento y el desgaste en condiciones adversas, aumentando así
la eficiencia de la construcción y minimizando la generación de residuos. Se
concluye que la integración de los temas de sostenibilidad en la educación en
ingeniería y la formación corporativa es crucial para implementar prácticas de
construcción de bajo impacto ambiental. El uso adecuado de aditivos no solo
prolonga la vida útil de la construcción, sino que también mejora
significativamente la sostenibilidad, beneficiando tanto a la sociedad como al
medio ambiente.
Palabras clave: Hormigón; formación universitaria; ingeniería en
construcción; capacitación en construcción sostenible; formación ambiental.
* Doctor
en Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. Docente Principal en la Universidad
Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo” (UNASAM), Huaraz, Ancash, Perú. E-mail: emillav@unasam.edu.pe ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9931-0970
** Magister
en Ciencias e Ingeniería con mención en Dirección de la Construcción. Docente
Ordinario en la Universidad Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo” (UNASAM),
Huaraz, Ancash, Perú. E-mail: oalvav@unasam.edu.pe ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4085-7378
*** Doctor
en Ingeniería Civil. Doctor en Ingeniería Ambiental. Docente en la Universidad
Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo” (UNASAM), Huaraz, Ancash, Perú. E-mail: wblasc@unasam.edu.pe ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0919-9306
**** Magister
en Recursos Hídricos. Docente en la Universidad Nacional “Santiago Antúnez de
Mayolo” (UNASAM), Huaraz, Ancash, Perú. E-mail: carla_gpg@hotmail.com ORCID: https://orcid.org/0009-0009-0867-8055
Recibido: 2024-12-19 • Aceptado: 2025-03-08
Teaching
the use of chemical additives in construction: Environmental sustainability and
quality of life
Abstract
Teaching
about the use of chemical admixtures in construction aims to promote practices
that reduce the environmental impact and improve the durability of concrete, a
key material in the sector. This study explores how the application of chemical
admixtures in concrete affects its consistency and strength in various
environments. Through a descriptive-documentary study with a literature review,
the benefits of admixtures such as superplasticizers and retarders are
examined, which optimize concrete’s workability under extreme conditions,
resulting in more durable and resistant structures. The main findings reveal
that these admixtures help maintain concrete consistency, reducing slump loss
and wear under adverse conditions, thus increasing construction efficiency and
minimizing waste generation. It is concluded that integrating sustainability
issues into engineering education and corporate training is crucial for
implementing low-environmental-impact construction practices. The proper use of
admixtures not only extends the life of buildings but also significantly
improves sustainability, benefiting both society and the environment.
Keywords: Concrete; university education; construction
engineering; sustainable construction training; environmental training.
Introducción
La
ingeniería en construcción es fundamental para impulsar la construcción
sostenible (Chavarry et al., 2020). La formación sensibiliza a los futuros
ingenieros sobre el impacto ambiental y las oportunidades de mitigación,
familiarizándolos con tecnologías y prácticas sostenibles como materiales
ecológicos, diseño pasivo para la eficiencia energética, y gestión eficiente de
agua y residuos (Avendaño et al., 2021; Álvarez y Zulueta, 2021; Espinoza-Solís
et al., 2024).
De
esta manera, la enseñanza de construcciones sostenibles también les brinda a
los ingenieros las habilidades necesarias para diseñar y planificar proyectos
sostenibles orientados a la reducción del consumo de recursos naturales, que
minimicen los residuos y la contaminación, además que promuevan la eficiencia
energética y el uso responsable del agua, “mediante la gestión de recursos y
estrategias, que propendan al logro de metas establecidas en procura del éxito
en forma competitiva y aumento en la productividad” (García et al., 2023, p.
316).
Además,
se fomenta la innovación y el desarrollo de nuevas tecnologías y prácticas que
promuevan la sostenibilidad en el sector de la construcción, lo que permite a
los ingenieros identificar y aplicar soluciones creativas y eficaces para los
desafíos ambientales en la industria.
Otro
aspecto importante de la formación en construcciones sostenibles es la
promoción de la responsabilidad social en el diseño y la construcción de
proyectos (Licandro et al., 2024). Los ingenieros aprenden a considerar el
impacto de sus decisiones en la comunidad local y global, así como en las
generaciones futuras, y trabajan para desarrollar soluciones que promuevan la
equidad social y el bienestar humano.
El
tema de investigación se enfoca en la necesidad de optimizar las técnicas de
edificación para disminuir el impacto ecológico y extender la durabilidad de
las construcciones en un escenario de creciente inquietud por la
sostenibilidad. En el sector de la edificación, el concreto es uno de los
materiales más empleados; sin embargo, su fabricación y utilización producen
considerables desechos y emisiones de carbono. Adicionalmente, la calidad y
consistencia del concreto pueden ser impactadas por condiciones meteorológicas
severas, lo que pone en riesgo la longevidad y capacidad de las edificaciones.
Pese a que hay aditivos químicos capaces de potenciar las características del
concreto, su aplicación eficaz y su incorporación en prácticas sustentables no
siempre se toman en cuenta en los programas de educación de ingenieros y en la
formación de empresas de construcción.
En
este sentido, se destaca que la creciente demanda de construcciones sostenibles
y la urgencia de reducir el impacto ambiental de la industria de la
construcción, han impulsado el interés en el desarrollo de materiales y
técnicas que mejoren la eficiencia y minimicen los efectos negativos en el
entorno (Abd y Ghazy, 2016). En este contexto, el hormigón, como uno de los
materiales más ampliamente utilizados, juega un papel crucial. Sin embargo, su
proceso de producción contribuye considerablemente a las emisiones de gases de
efecto invernadero y al consumo de recursos naturales.
Asimismo,
la consistencia y resistencia del hormigón suelen verse afectadas por
condiciones climáticas adversas, lo que compromete la calidad de las
estructuras y su vida útil (Feijoo et al., 2023). La integración de aditivos
químicos, como superplastificantes y retardantes, se presenta como una solución
viable para optimizar las propiedades del hormigón, permitiendo una mayor
manejabilidad y durabilidad en distintas condiciones climáticas.
A
pesar de los avances en la formulación de aditivos para el hormigón, su
implementación efectiva requiere una comprensión técnica adecuada y un
compromiso con la sostenibilidad desde el ámbito educativo y empresarial. En
este sentido, es fundamental que la formación de futuros ingenieros y la
capacitación de los profesionales en activo incluyan conocimientos actualizados
sobre el uso y beneficios de estos aditivos en prácticas de construcción
sostenible.
En
función de lo antes expuesto, el objetivo de esta investigación, es analizar el
impacto de la enseñanza en el uso de aditivos químicos en el hormigón, con el
fin de fomentar prácticas que no solo mejoren el rendimiento de las
construcciones, sino que también contribuyan a la preservación ambiental y a
una mejor calidad de vida para las comunidades, analizando además, la
consistencia y resistencia del hormigón y su relevancia en las construcciones
urbanas, con el fin de promover una formación universitaria de ingenieros
capaces de afrontar los retos de la protección ambiental y crear profesionales
más comprometidos con el ambiente.
1.
Hormigón, fuente indispensable en la construcción de viviendas
El
hormigón, compuesto esencialmente por cemento, agregados, agua y aditivos,
desempeña un papel fundamental en la construcción, ofreciendo una larga vida de
servicio en diversos entornos naturales e industriales cuando es elaborado,
colocado y curado correctamente (American Concrete Institute [ACI], 1998). Su
versatilidad y durabilidad lo convierten en el material de construcción
preferido en la industria, gracias a sus destacadas prestaciones mecánicas y su
bajo requerimiento de mantenimiento, lo que promueve una opción más sostenible
y rentable para la sociedad (Beas et al., 2015).
Se
hace un análisis de la etapa inicial del hormigón, su transporte y colocación
hasta la transición de un estado líquido a sólido, conocida como fraguado
(Ghafoori y Diawara, 2010). Aunque el hormigón es ampliamente utilizado,
enfrenta desafíos significativos, especialmente en la formulación de la mezcla,
bajo diversas condiciones climáticas, como las altas y bajas temperaturas, que
impactan directamente en sus propiedades en todas las etapas de su desarrollo
(Illangakoon et al., 2019). Esta investigación busca comprender cómo estos
desafíos afectan el rendimiento del hormigón, con el objetivo de promover
prácticas más sostenibles y resilientes en la construcción, en armonía con el
medio ambiente y las necesidades de la sociedad.
El
entorno climático desempeña un papel crucial en la elección de materiales de
construcción adecuados (Ahmed et al., 2018). La construcción en áreas con
climas cálidos, templados o fríos presenta desafíos únicos que son el enfoque
de esta investigación. En la actualidad, la inclusión de una variedad de aditivos
plastificantes, fluidificantes, retardantes, acelerantes y adiciones, se ha
vuelto indispensable para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón
(Amanjean et al., 2019. Estos aditivos no solo hacen que el hormigón sea más
manejable, sino que también regulan su fraguado, lo que resulta en un material
de mayor calidad con una resistencia óptima en diferentes condiciones
climáticas (Aponte, 2017).
El
estudio realizado por Alva y Beraun (2018), que comparó la resistencia a la
compresión de hormigones elaborados con aditivos acelerantes y retardantes de
fraguado en diferentes altitudes y climas, subraya la importancia de comprender
las condiciones climáticas específicas de cada área de construcción. Esto
implica una investigación exhaustiva sobre cómo operar y manipular los
componentes del hormigón mediante ensayos de laboratorio.
Asimismo,
comprender los tiempos de fraguado inicial y final es crucial, puesto que
permite planificar adecuadamente la mezcla, transporte, colocación, vibración,
acabado y curado del hormigón en el lugar de trabajo, así como determinar
cuándo puede ponerse en servicio (Bardales, 2015). Este enfoque no solo mejora
la eficiencia y la calidad de la construcción, sino que también promueve
prácticas más sostenibles al reducir el desperdicio de materiales y minimizar
el impacto ambiental. Al comprender cómo los aditivos y las condiciones
climáticas afectan el rendimiento del hormigón, se puede desarrollar soluciones
más resilientes y adaptadas a las necesidades de la sociedad y el medio
ambiente.
Por
otra parte, estudios como el realizado por autores como Guevara et al. (2012)
han investigado la influencia de la hora de mezclado en las propiedades del
hormigón, como la trabajabilidad y la resistencia a la compresión, en
condiciones de clima frío y caliente, con el objetivo de aplicar estos
hallazgos en entornos industriales. Se sugiere que en climas cálidos es
preferible colocar el hormigón en las últimas horas del día, cuando la
temperatura ambiente desciende, para que el fraguado y endurecimiento coincidan
con este enfriamiento (Ilg y Plank, 2020). Por el contrario, en condiciones de
frío, se aconseja colocar el hormigón en las primeras horas del día, cuando la
temperatura ambiente aumenta, para que el fraguado y endurecimiento coincidan
con este calentamiento.
Con
estas premisas, analizar la consistencia del hormigón y su relevancia en las
construcciones urbanas, conlleva a una formación universitaria de ingenieros
capaces de afrontar los retos de la protección ambiental, así como de
profesionales más comprometidos con el ambiente (Aguirre-Villalobos et al.,
2023). Asimismo, capacitar a empresas constructoras para promover la
elaboración de edificaciones más sostenibles. Para ello se analiza el aditivo
que se añade al hormigón para controlar la pérdida de la consistencia a lo
largo del tiempo.
En
este sentido, este trabajo presenta una alta relevancia social puesto que busca
mejorar la durabilidad y la resistencia del hormigón, un material fundamental
en la construcción de infraestructuras vitales, como edificios, puentes y
carreteras. La capacidad de mantener la consistencia del hormigón a lo largo
del tiempo es crucial para garantizar la seguridad y la integridad de estas
estructuras, especialmente en regiones con condiciones climáticas extremas. Así
mismo se reduce el impacto ambiental al hacer materiales útiles, duraderos y
que no generen residuos permanentemente.
2.
Metodología
Para
esta investigación, se aplicó el método científico híbrido, combinando técnicas
de revisión documental y análisis interpretativo. En primer lugar, la revisión
documental incluyó la selección y análisis de artículos académicos, así como
estudios especializados en el uso de aditivos químicos en el hormigón,
específicamente en bases de datos científicas y revistas indexadas de los
últimos cinco años. Este análisis documental permitió recopilar información
técnica y empírica sobre los efectos de aditivos como superplastificantes y
retardantes en la durabilidad y consistencia del hormigón bajo diferentes condiciones
climáticas.
Luego,
el componente interpretativo del método híbrido se centró en analizar cómo
estos hallazgos pueden aplicarse en el ámbito educativo y empresarial,
permitiendo proponer una estructura de enseñanza que fomente prácticas
sostenibles. La combinación de estos métodos facilitó no solo la comprensión
técnica de los aditivos en la construcción, sino también el desarrollo de una
propuesta pedagógica que integre principios de sostenibilidad en la formación
de ingenieros y en la capacitación de profesionales en la industria.
De
esta manera, en este trabajo se realizó una revisión bibliográfica para conocer
los avances científicos y técnicos asociados a los aditivos químicos utilizados
para controlar la pérdida de la consistencia del hormigón por exposición al
medio ambiente, además de valorar las contribuciones científicas asociadas a
las mejoras ambientales y la calidad de vida de las personas. Durante el
proceso de revisión bibliográfica, se analizaron minuciosamente artículos
científicos provenientes de fuentes reconocidas, tales como revistas académicas
especializadas y bases de datos indexadas. Estos artículos abordaban aspectos
relevantes relacionados con la adición de químicos en el hormigón.
Además,
en la revisión bibliográfica se encontró que los aditivos químicos no solo
ofrecen beneficios en términos de controlar la pérdida de consistencia del
hormigón, sino que también pueden tener un impacto positivo en la durabilidad y
la resistencia de las estructuras de hormigón, lo que contribuye a una mayor
seguridad y longevidad de las construcciones. Algunos estudios destacaron cómo
ciertos aditivos pueden mejorar la resistencia al desgaste y la corrosión del
hormigón, lo que es especialmente relevante en entornos agresivos o sujetos a
condiciones climáticas extremas.
Asimismo,
se observó un creciente interés en el desarrollo de aditivos más sostenibles y
respetuosos con el medio ambiente, con un enfoque en la reducción de la huella
de carbono y el uso de materias primas renovables. Estas innovaciones no solo
tienen el potencial de mejorar la calidad del hormigón, sino que también pueden
contribuir a la mitigación de los impactos ambientales asociados con la
industria de la construcción.
En la
Figura I, se muestra la selección de documentos, esta revisión bibliográfica
proporciona una visión integral de los avances en el campo de los aditivos
químicos para el hormigón, destacando su papel no solo en el control de la
consistencia, sino también en la mejora de la durabilidad, la resistencia y la
sostenibilidad de las estructuras de hormigón, lo que tiene importantes
implicaciones para la ingeniería civil y la calidad de vida de las comunidades.
Fuente: Elaboración propia, 2025.
Figura I: Características de la revisión realizada
2.1. Fases de la investigación
El
trabajo realizado fue de tipo hermenéutica y simplificada, con el fundamental
propósito de evaluar el conocimiento conceptual, teorías o elementos
característicos del hormigón y sus componentes, lo que pudo evaluarse a través
de la literatura, que comprende material académico y de investigación. En la
Figura II, se muestran las fases de la investigación realizada.
Fuente: Elaboración propia, 2025.
Figura II: Proceso realizado durante la
investigación
a. Fase 1: En esta fase se ha definido el tema en función a
las preguntas de investigación, considerando la relevancia y actualidad del
tema de estudio, en este sentido las preguntas planteadas son:
P1:
¿Cuáles son los aditivos químicos más comúnmente utilizados en la industria del
hormigón para controlar la pérdida de consistencia causada por la exposición
ambiental, y cómo la formación de ingenieros en construcciones sostenibles
puede influir en su selección y aplicación para promover prácticas
ambientalmente responsables?
P2:
¿Cuál es el mecanismo de acción de estos aditivos químicos en la retención de
la consistencia del hormigón frente a factores ambientales como la temperatura,
la humedad y la radiación UV, y de qué manera la formación de ingenieros en
construcciones sostenibles puede potenciar la comprensión de estos mecanismos
para promover la sostenibilidad y el cuidado del medio ambiente?
P3:
¿Cuál es la eficacia comparativa de diferentes aditivos químicos en la
retención de la consistencia del hormigón en condiciones ambientales
específicas, como climas cálidos, húmedos o altamente corrosivos, y cómo la
formación de ingenieros en construcciones sostenibles puede influir en la
evaluación y selección de estos aditivos para garantizar la sostenibilidad de
las construcciones y la protección del medio ambiente?
P4:
¿Qué consideraciones de durabilidad y sostenibilidad deben tenerse en cuenta al
seleccionar y aplicar aditivos químicos para controlar la pérdida de
consistencia del hormigón en ambientes adversos, y cómo la formación de
ingenieros en construcciones sostenibles puede preparar a los profesionales
para tomar decisiones informadas que impacten positivamente en la preservación
del medio ambiente y en el bienestar de la sociedad a largo plazo?
b. Fase 2: El proceso de investigación implicó examinar
documentos científicos relevantes para encontrar estudios relacionados con
aditivos químicos, el hormigón y el impacto ambiental de estos, así como su
relevancia en la calidad de vida de las personas y en la formación de
profesionales aptos para las construcciones sostenibles. La búsqueda estuvo
centrada en años reciente preferiblemente, pero no se descartaron estudios
relevantes de años anteriores. La revisión se realizó principalmente en
revistas científicas indexadas. Se definió una primera cadena de búsqueda
basada en el título y campo central de la temática estudiada, con estos
elementos se redefine la cadena de búsqueda considerando los títulos
encontrados, las palabras clave, los estudios referenciados, para finalmente,
lograr las siguientes cadenas de búsqueda, presentadas en el Cuadro 1.
Cuadro
1
Cadenas
de búsqueda utilizadas
|
Cadena de Búsqueda |
Característica |
Resultados |
|
Aditivos químicos AND control de la consistencia del hormigón |
Esta cadena de búsqueda permitió encontrar información general sobre aditivos químicos utilizados en la industria del hormigón para mantener su consistencia en diferentes condiciones ambientales. |
- Los aditivos químicos se utilizan en la industria del hormigón para mantener su consistencia en diferentes condiciones ambientales. |
|
- Se ha observado que la adición de superplastificantes puede prolongar la trabajabilidad del hormigón en climas cálidos, evitando la pérdida por asentamiento. |
||
|
Aditivos químicos AND resistencia del hormigón AND medio ambiente |
Esta cadena de búsqueda se centró en encontrar estudios que investigaran cómo los aditivos químicos afectan la resistencia del hormigón ante diversos factores ambientales, como la exposición a la humedad, la radiación UV o cambios de temperatura. |
- Los aditivos químicos pueden afectar la resistencia del hormigón ante factores ambientales como humedad, radiación UV y cambios de temperatura. |
|
- La resistencia y durabilidad del hormigón pueden mejorar al mantener una trabajabilidad adecuada mediante aditivos, lo que permite una mejor compactación y colocación. |
||
|
Comparativa AND aditivos químicos AND control AND consistencia del hormigón |
Esta cadena de búsqueda ayudó a encontrar estudios que comparaban la eficacia de diferentes aditivos químicos en la retención de la consistencia del hormigón en condiciones ambientales adversas, proporcionando una visión más detallada sobre qué aditivos son más efectivos en diferentes contextos. |
- Estudios comparativos han analizado la eficacia de diferentes aditivos químicos en la retención de la consistencia del hormigón en condiciones adversas. |
|
- Se ha observado que algunos aditivos son más efectivos que otros para mantener la consistencia del hormigón en diferentes contextos, dependiendo de las condiciones ambientales. |
Fuente: Elaboración propia, 2025.
c. Fase 3: La recolección de datos primarios se realizó
mediante una serie de búsquedas a partir de las preguntas de investigación.
Para evaluar los resultados de los artículos y la pertinencia de los temas, se
emplearon cuatro criterios conocidos como PICO: Población, intervención,
comparación y resultado. En este contexto, la población se refiere a los
estudios publicados; la intervención, se enfoca en los aditivos químicos, su
impacto y uso en el hormigón. Por último, el resultado engloba tanto los
estudios previamente publicados sobre el tema como las nuevas propuestas en las
composiciones del hormigón. Basándose en el enfoque PICO, se plantearon cinco
nuevas preguntas con el objetivo de asegurar la calidad de los artículos
seleccionados, tal como se detalla en el Cuadro 2.
Cuadro 2
Evaluación de la calidad de los documentos analizados.
|
Control de Calidad (QA) |
Preguntas de evaluación de calidad |
Respuesta |
|
QA1 |
¿Cuál es la población de estudio en el artículo revisado y cómo se ha definido en términos de la exposición al medio ambiente y el uso de aditivos químicos en el hormigón? |
(+1) Sí/ (+0) No |
|
QA2 |
¿Cuál es la intervención principal evaluada en el artículo y cuáles son los aditivos químicos específicos utilizados para controlar la pérdida de consistencia del hormigón en condiciones ambientales adversas? |
(+1) Sí/ (+0) No |
|
QA3 |
¿Existe una comparación directa entre diferentes aditivos químicos o estrategias de control de la consistencia del hormigón en el artículo revisado, o se realiza una comparación con un grupo de control sin intervención? |
(+1) Sí/ (+0) No |
|
QA4 |
¿Cuáles son los resultados principales reportados en el artículo en términos de la eficacia de los aditivos químicos en la retención de la consistencia del hormigón frente a la exposición ambiental? |
(+1) Sí/ (+0) No |
|
QA5 |
¿Se ha considerado una construcción que aporte al medio ambiente con criterios de sostenibilidad? |
(+1) Sí/ (+0) No |
Fuente: Elaboración propia, 2025.
d. Fase 4: Los criterios de inclusión y exclusión tienen
como objetivo encontrar documentos primarios significativos para responder a
las preguntas de investigación planteadas, la concordancia entre los
evaluadores se resolvió aplicando el coeficiente Kappa de Cohen = 0,5 con un
porcentaje de concordancia del 87,9%, este valor implica un acuerdo moderado
entre los evaluadores.
Por
otra parte, los criterios de inclusión fueron que la investigación preliminar
se asocie a publicaciones en revistas sobre el tema estudiado, así como nuevas
propuestas metodológicas para el uso de aditivos en el hormigón, que el año de
publicación sea reciente, entre los años 2020 al 2024 preferiblemente, que el
documento esté presentado en revista de alto impacto, preferiblemente en
inglés. Mientras que los criterios de exclusión fueron que el estudio
preliminar no es extenso, artículos de revisión de literatura básica, artículos
similares en fuentes distintas.
3.
Aportes científicos para el mejoramiento de la enseñanza en el uso de aditivos
químicos en el hormigón
Los
autores consideran que esta investigación aporta un conocimiento nuevo y
relevante al campo de la construcción sostenible, específicamente en la
integración de aditivos químicos en el hormigón para mejorar su durabilidad y
reducir su impacto ambiental. Particularmente, el análisis detallado de los
aditivos, como los superplastificantes y retardantes, contribuye a un
entendimiento más profundo de cómo estos compuestos pueden mantener la
consistencia del hormigón en condiciones climáticas adversas. Este conocimiento
permite no solo optimizar el uso de materiales en la industria de la
construcción, sino también reducir los residuos y la frecuencia de
mantenimiento en infraestructuras, lo cual representa una ganancia
significativa en términos de sostenibilidad y eficiencia.
Desde
la perspectiva profesional, uno de los aspectos innovadores del estudio es la
propuesta de integrar estos conocimientos en el currículo de formación de
ingenieros y en la capacitación de empresas constructoras (Sierra-Sánchez et
al., 2020; Aguirre-Villalobos et al., 2023). La investigación sugiere que los
futuros profesionales necesitan un enfoque educativo que no solo contemple los
aspectos técnicos del uso de aditivos, sino que también integre principios de
sostenibilidad y responsabilidad ambiental. Este enfoque educativo contribuiría
a formar ingenieros más preparados para enfrentar los desafíos ambientales
actuales, promoviendo prácticas constructivas que reduzcan la huella de carbono
y mejoren la calidad de vida en las comunidades.
Además,
los autores opinan que este estudio amplía el conocimiento existente sobre el
comportamiento del hormigón en climas extremos, una dimensión que resulta
crucial en países con variaciones de temperatura significativas. La
investigación proporciona datos específicos sobre cómo los diferentes aditivos afectan
la consistencia y el tiempo de fraguado del hormigón en condiciones de calor y
frío, lo cual es valioso para las empresas constructoras al momento de
seleccionar los materiales más adecuados para cada contexto climático. Este
conocimiento permite tomar decisiones informadas que no solo optimizan el
rendimiento del hormigón, sino que también favorecen la sostenibilidad y la
adaptabilidad de las infraestructuras en diversas regiones.
En
este trabajo se destaca que el nuevo conocimiento generado por esta
investigación radica en la aplicación práctica de los aditivos en
construcciones reales y en el diseño de una estructura educativa que fomente
estas prácticas. Este estudio no solo presenta una base teórica, sino que
ofrece un modelo de implementación que puede ser replicado en programas
educativos y en el entrenamiento de profesionales. Esta propuesta educativa
aporta una visión innovadora que fomenta la formación de ingenieros
comprometidos con el medio ambiente y que entienden la importancia de integrar
materiales y métodos sostenibles en sus proyectos, contribuyendo a un
desarrollo más equilibrado y respetuoso con el entorno.
En
cuanto a la revisión bibliográfica se encontraron aportes relevantes en el tema
de estudio, que permitieron conocer los efectos y aplicaciones de los aditivos
químicos en la consistencia del hormigón, tal como se muestran en el Cuadro 3.
Cuadro
3
Aportes
científicos sobre el hormigón y los aditivos químicos
|
Investigación/Estudio |
Objetivo |
Resultados Significativos |
|
Esen y Kurt (2018) |
Examinar experimentalmente el cambio del efecto de la alta temperatura en el hormigón por los tipos de aditivos minerales. |
Si bien las mayores tasas de absorción de agua se obtuvieron en hormigón reforzado con diatomita, las mayores resistencias a la compresión se obtuvieron en hormigón reforzado con humo de sílice. |
|
Bumanis et al. (2018) |
Evaluar la fiabilidad y la eficiencia de dos métodos de ensayo de congelación-descongelación mediante el ensayo de hormigón de alta resistencia (HSC) con dos materiales cementales suplementarios diferentes como sustituto parcial del cemento en una mezcla binaria. |
El hormigón de alta resistencia con humo de silíce presentó una mayor resistencia inicial, mientras que se observó una baja resistencia a los ciclos de congelación-descongelación, concluyendo que las pruebas a temperaturas extremadamente bajas pueden reducir significativamente el tiempo necesario para evaluar la durabilidad del hormigón de alta resistencia a la congelación-descongelación. |
|
Bekturganova y Kolesnikova (2025) |
Examinar los avances recientes en la comprensión del impacto de los aditivos poliméricos, tanto de naturaleza inorgánica como orgánica, en la mejora de las propiedades del hormigón. Investigar el efecto de aditivos poliméricos en la resistencia al desgaste del hormigón expuesto a ambientes corrosivos. |
Las mezclas de hormigón utilizadas en la construcción moderna deben cumplir requisitos como buenas propiedades adhesivas, mejor impermeabilidad, alta trabajabilidad, retención de las características reológicas a lo largo del tiempo y potencial para una mayor resistencia, siendo relevante el uso de aditivos poliméricos como modificadores para mejorar el hormigón. |
|
Okwadha y Makomele (2018) |
Investigar la eficacia del extracto líquido de jacinto de agua como superplastificante y utilizarlo como sustituto parcial del superplastificante químico en la producción de hormigón autoconsolidado. |
La reducción del contenido de agua en una mezcla debe realizarse de tal manera que se produzca la hidratación completa del cemento y se mantenga suficiente trabajabilidad del hormigón para su colocación y consolidación durante la construcción. Esto se puede lograr fácilmente mediante el uso de aditivos químicos y minerales como reductores de agua, retardantes y superplastificantes Estos aditivos se añaden para reducir el contenido de agua en una mezcla o para ralentizar la velocidad de fraguado del hormigón, conservando al mismo tiempo sus propiedades de fluidez. |
|
Feijoo et al. (2023) |
Evaluar la resistencia a compresión simple de probetas elaboradas con cemento y zeolita en partes iguales (50% de cada material) y proponer alternativas al uso de minerales escasos. |
Los resultados indican que la adición de zeolita al cemento en partes iguales no afecta significativamente la resistencia a compresión simple, lo que sugiere una alternativa viable para reducir la dependencia de minerales escasos en la industria del cemento. |
Fuente: Elaboración propia, 2025.
Del
trabajo de Manrique (2019) se pueden inferir los siguientes resultados
bibliográficos:
a. En
climas cálidos, se logró mantener un slump adecuado
(mayor o igual a 5 pulgadas / 127 mm) para la colocación de la mezcla patrón,
incluso sin la dosificación de ningún tipo de aditivo. Además, se identificó un
periodo de 80 minutos como el diseño patrón para la mezcla en condiciones
cálidas.
b. Se observó
una reducción del asentamiento de la mezcla en los primeros 40 minutos
posteriores a su fabricación, con una disminución del 47,8%. También, se agregó
un aditivo reductor de agua con retardo controlado junto al superplastificante
para fabricar un hormigón que se mantenga trabajable por más tiempo en climas
cálidos.
c. Se
obtuvieron valores de asentamiento de la mezcla a lo largo del tiempo,
mostrando una caída de slump a razón de 1.07
pulgadas (27 mm) cada veinte minutos. Este diseño alcanzó una caída de
asentamiento nula en un lapso de 160 minutos después de su dosificación.
d. En
climas fríos, se diseñó una mezcla con un superplastificante que incluye algo
de retardo, mostrando buenos valores de mantenimiento, aunque el fraguado del
hormigón está por debajo del superplastificante utilizado habitualmente. Se
compararon diseños de patrones para diferentes períodos de tiempo, observando
que para un diseño propuesto para 2 horas en clima frío se utilizó una
dosificación mayor de superplastificante en comparación con el diseño patrón
para 3 horas.
e. Se
demostró que es posible controlar la reducción del asentamiento a lo largo del
tiempo mediante aditivos reductores tanto en climas cálidos como en climas
fríos.
Los
resultados encontrados revelan que es posible contribuir a una menor huella de
carbono y una menor generación de residuos químicos, además es probable mejorar
la eficiencia en la construcción, promoviendo edificaciones más sostenibles y
resilientes. Estos resultados destacan la importancia de incluir elementos
específicos del hormigón en la formación de profesionales asociados a la
construcción, con miras a lograr personas más comprometidas con el medio
ambiente.
Además,
se pudo observar que en el clima caliente la pérdida de asentamiento va disminuyendo;
mientras que cuando se adicionó el superplastificante 3330 con una dosis de
0,806%, la pérdida de asentamiento fue menor, puesto que la trabajabilidad aún
se mantiene fluido y apto para trasportar y colocar el concreto (Gomez y
Villavicencio, 2020), y finalmente al agregar un superplastificante SC con una
dosis de 0,66% presentó una pérdida mucho menor, tal como sucede con el uso de
Sikament-33 S (Sika Argentina, 2025), puesto que por su acción físico-química
el superfluidificante puede mejorar las propiedades del hormigón fresco y del
hormigón endurecido.
Por
otra parte, otros estudios como el de Suárez et al. (2022), demostraron que con
respecto al asentamiento del hormigón se evidencia que la trabajabilidad
aumenta con el incremento porcentual del aditivo superplastificante (hasta
1.2%); comprobando adicionalmente que, en relación con la resistencia a la
compresión, los porcentajes de 0.6, 0.8 y 1% del aditivo superplastificante
fueron beneficiosos.
De
igual manera, Gomez y Villavicencio (2020), añadieron aditivo Sika TM-40 a una
temperatura ambiente de 17 °C para lo cual prepararon 4 ensayos, observando en
el primero una caída de asentamiento durante 1 hora fue de 5 pulg y para el
segundo ensayo para la misma temperatura ambiente y 1 hora el asentamiento cayó
5 1/2 pulg, para el tercero y el cuarto ensayo la pérdida de asentamiento dio
iguales al primer ensayo.
Estos
resultados permiten aseverar que la formación de profesionales en el área de
construcción requiere una atención especial para incluir en el pensum curricular, elementos que promuevan la
construcción sostenible, con materiales duraderos, útiles y que tengan el menor
impacto ambiental.
Otros
hallazgos encontrados en la revisión fueron que: En climas cálidos, es
importante completar el transporte y la colocación del hormigón lo más rápido
posible para evitar la pérdida por asentamiento y el aumento de la temperatura
del hormigón. “Según la norma ACI 211.1 establece que un hormigón de consistencia
fluida debe tener un Slump igual o mayor a 5 pulgadas (125 mm), mientras que
una mezcla con adecuada trabajabilidad desarrolla un Slump mínimo de 4 pulgadas
(100 mm)” (Gomez y Villavicencio, 2020, p. 125).
En el
diseño sin aditivos, de acuerdo con Manriquez (2019) la mezcla patrón mantuvo
un Slump mayor o igual a 5 pulgadas durante 1 hora y 20 minutos, con una
pérdida de asentamiento promedio de 0.96 pulgadas cada veinte minutos. El Slump
alcanzó cero pulgadas después de 3 horas y 20 minutos. La adición del aditivo
superplastificante D1037(0.85) resultó en una pérdida de asentamiento promedio
de 1.01 pulgadas cada veinte minutos, con valores menores al 44% y 55% del
lapso total de fluidez de la mezcla. El Slump alcanzó cero pulgadas después de
2 horas y 40 minutos.
La
aplicación del aditivo Sikament TM-140 al 2% aumentó el tiempo de fraguado del
hormigón, manteniendo la mezcla fluida por más tiempo, puesto que tal como lo
señalan Gomez y Villavicencio (2020) en su investigación, en climas con altas
temperaturas el aditivo Sikament TM-140 al 2%, tiende a disminuir la velocidad
de fraguado del concreto, lo cual significa que la mezcla adicionada con este
producto permanece fluida por más tiempo. El tiempo de fraguado inicial y final
del hormigón se ve afectado por la adición de diferentes aditivos. Por ejemplo,
el tiempo de fraguado inicial y final aumenta a medida que se aumenta la
cantidad de aditivo.
La
reacción química principal que acontece durante el fraguado es la hidratación
del cemento. El cemento, compuesto mayoritariamente por silicatos y aluminatos,
se mezcla con agua, dando origen a una serie de reacciones exotérmicas que
liberan calor. Este calor generado es un indicador del progreso del fraguado y
contribuye a acelerar las reacciones químicas, llevando a la formación de los
preciados cristales de hidrato de calcio. (Grupo Núñez, 2024, párr. 7)
Así,
tanto la calidad como la cantidad de estos cristales va a influir en las
propiedades finales del hormigón, contribuyendo en su resistencia a la compresión,
tracción y flexión. Por lo cual, el tipo de cemento utilizado también influye
en el tiempo de fraguado del hormigón, así lo evidencia Tapia (2020), al
encontrar que “el cemento Pacasmayo se desempeña mejor en propiedades físicas
de trabajabilidad y contenido de aire” (p. xii), en tanto que el Quisqueya,
resulta excelente en propiedades físicas de temperatura, rendimiento, así como
en cuanto a las propiedades mecánicas de resistencia a la flexión y compresión;
mientras que el cemento Qhuna, brinda características intermedias entre ambos.
En
este sentido, se observa que la velocidad de fraguado del hormigón varía según
el tipo de cemento utilizado y la presencia de aditivos, lo que puede tener
implicaciones significativas en el tiempo disponible para el transporte,
colocación y manipulación del hormigón durante la construcción. Con estos
resultados se propone un modelo educativo que impulse construcciones para el
futuro, que incluyan aspectos sostenibles, uso adecuado de materiales, así como
sostenibilidad (ver Cuadro 4).
Cuadro
4
Propuesta
educativa en construcciones sostenibles
|
Componente Educativo |
Descripción |
|
Fundamentos de Sostenibilidad |
Introducción a los principios básicos de la sostenibilidad en la construcción, incluyendo conceptos como eficiencia energética, conservación de recursos, uso de materiales renovables y reciclables, y diseño para reducir el impacto ambiental. |
|
Tecnologías Sostenibles |
Exploración de las tecnologías disponibles para la construcción sostenible, incluyendo sistemas de energía renovable, técnicas de construcción eficiente, sistemas de gestión de agua y residuos, y métodos para mejorar la calidad del aire en interiores. |
|
Diseño y Planificación Sostenible |
Estudio de metodologías de diseño y planificación que integran consideraciones de sostenibilidad desde la concepción de un proyecto hasta su ejecución, incluyendo análisis del ciclo de vida, evaluación de impacto ambiental y diseño orientado al usuario. |
|
Materiales y Recursos Sostenibles |
Evaluación de materiales de construcción sostenibles y su aplicación en proyectos reales, con énfasis en la selección de hormigón de bajo impacto ambiental, materiales reciclados, materiales de origen local y opciones de reutilización de recursos. |
|
Buenas Prácticas en la Construcción |
Formación en técnicas de construcción sostenible, incluyendo métodos de construcción eficientes, gestión de residuos en el lugar de trabajo, prácticas de trabajo seguro y cumplimiento de normativas ambientales y de seguridad. |
|
Evaluación y Certificación |
Introducción a los sistemas de evaluación y certificación de edificaciones sostenibles, como LEED, BREEAM o WELL Building Standard, y entrenamiento en el proceso de obtención de certificaciones para proyectos de construcción sostenible. |
Fuente: Elaboración propia, 2025.
Así
mismo, se propone incorporar en la formación, tanto de ingenieros como de
empresas constructoras, cursos, talleres y asignaturas que contengan los
elementos descritos en el Cuadro 5.
Cuadro
5
Propuesta
de formación en hormigón para la construcción sostenible
|
Materia |
Descripción |
|
Hormigón Sostenible y Aditivos Químicos |
Esta materia proporciona una comprensión profunda del hormigón como material de construcción fundamental, centrándose en su impacto ambiental y en el uso de aditivos químicos para mejorar su rendimiento y sostenibilidad. |
|
Objetivos |
- Comprender las propiedades del hormigón y su importancia en la construcción sostenible. - Estudiar los principios de la sostenibilidad aplicados al diseño y uso del hormigón en la construcción. - Analizar la función y efectividad de los aditivos químicos en el hormigón para mejorar su durabilidad y sostenibilidad. |
|
Contenido |
- Propiedades y características del hormigón. - Impacto ambiental de la producción y uso del hormigón. - Aditivos químicos comúnmente utilizados en el hormigón y sus efectos en la sostenibilidad. - Diseño y formulación de mezclas de hormigón sostenibles. |
|
Resultados Esperados |
- Adquirir conocimientos sólidos sobre el hormigón como material de construcción sostenible. - Desarrollar habilidades para formular mezclas de hormigón con aditivos químicos que mejoren su rendimiento y sostenibilidad. - Aplicar principios de sostenibilidad en la selección y uso del hormigón en proyectos de construcción. |
Fuente: Elaboración propia, 2025.
Conclusiones
A
continuación, se presentan las conclusiones producto de esta revisión
bibliográfica, las cuales resaltan la complejidad y la importancia de
considerar diversos factores al diseñar y utilizar mezclas de hormigón en la
construcción, y cómo los aditivos pueden ser herramientas valiosas para optimizar
el rendimiento del mismo en diferentes condiciones.
Los
resultados indican la importancia de ajustar las mezclas de hormigón según las
condiciones climáticas y los requisitos de tiempo de fraguado y trabajabilidad.
Se observó que, las empresas constructoras deben capacitar a los equipos en
estos conceptos, de manera que se promueva una construcción más eficiente y
sostenible, asegurando la calidad de las estructuras y reduciendo los costos
asociados con posibles fallas o retrabajos.
La
capacitación de las empresas y profesionales en construcciones sostenibles es
crucial para fomentar prácticas responsables que minimicen el impacto ambiental
de la industria de la construcción. Esto implica no solo el uso de materiales y
tecnologías más eficientes desde el punto de vista energético y ambiental, sino
también la implementación de procesos de construcción que reduzcan la
generación de residuos y promuevan la reutilización de recursos.
Asimismo,
se evidenció que la formación en construcciones sostenibles capacita a las
personas para adoptar enfoques integrados que consideren no solo los aspectos
técnicos y económicos de un proyecto, sino también su impacto ambiental y
social. Al entender la importancia de seleccionar materiales de construcción de
bajo impacto ambiental, optimizar el consumo de energía y agua, y minimizar la
contaminación durante todas las etapas del proyecto, las empresas pueden
contribuir significativamente a la conservación del medio ambiente y al
desarrollo sostenible a largo plazo.
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