CONCRETO ESTRUCTURAL PARA SUPERFICIES
DE RODAMIENTO: EVALUACIÓN TÉCNICA Y
NORMATIVIDAD APLICABLE EN PISOS
INDUSTRIALES Y CARRETERAS
STRUCTURAL CONCRETE FOR ROLLING SURFACES:
TECHNICAL EVALUATION AND APPLICABLE
STANDARDS IN INDUSTRIAL FLOORS AND HIGHWAYS
Jaciel Granillo Vargas
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Humberto Iván Navarro Gómez
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Cutberto Rodríguez Álvarez
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Jesús Emmanuel Cerón Carballo
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
pág. 8572
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i3.18488
Concreto Estructural para Superficies de Rodamiento: Evaluación Técnica
y Normatividad Aplicable en Pisos Industriales y Carreteras
Jaciel Granillo Vargas1
gr358369@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0009-0003-0657-067X
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
Humberto Iván Navarro Gómez
humberto_navarro@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0003-2338-4863
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
Cutberto Rodríguez Álvarez
profe_7479@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9225-8695
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
Jesús Emmanuel Cerón Carballo
jesus_ceronc@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0003-2809-3387
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
RESUMEN
El presente artículo expone una investigación experimental orientada al desempeño del concreto
estructural en superficies de rodamiento sometidas a cargas cíclicas y desgaste intensivo, como pisos
industriales y carreteras para tránsito pesado. Se evaluaron combinaciones de agregados volcánicos
regionales (andesita y riolita) con dos fuentes de agua (tratada y de pozo), midiendo propiedades
mecánicas, térmicas y químicas. Se aplicaron ensayos de resistencia a la compresión, abrasión,
congelamiento-deshielo, análisis químico del agua y difracción de rayos X. Los resultados revelan que
el concreto con andesita y agua de pozo curado por 28 días superó los estándares establecidos en las
normas mexicanas NMX-C-155 y NMX-C-414, ofreciendo una menor pérdida por abrasión y mayor
resistencia térmica frente a los ciclos de congelamiento. En contraste, el uso de riolita y agua tratada
incrementó la micro fisuración y mostró sensibilidad química adversa. Este trabajo propone una
metodología replicable para evaluar mezclas de concreto estructural con enfoque de desempeño, útil
para especificadores técnicos en infraestructura urbana e industrial. Además, se plantea la necesidad de
complementar las normas nacionales con ensayos que midan la durabilidad mineralógica y térmica del
concreto, especialmente en regiones con agregados de origen volcánico. Los hallazgos tienen
implicaciones directas en la selección de materiales para infraestructura crítica y en el diseño estructural
orientado a la resiliencia, la eficiencia y la sostenibilidad.
Palabras clave: concreto estructural, agregados volcánicos, resistencia a la abrasión, durabilidad
térmica, normas mexicanas
1
Autor principal
2 Correspondencia: humberto_navarro@uaeh.edu.mx
pág. 8573
Structural Concrete for Rolling Surfaces: Technical Evaluation and
Applicable Standards in Industrial Floors and Highways
ABSTRACT
This article presents an experimental investigation on the performance-based behavior of structural
concrete used in rolling surfaces under cyclic loads and intense wear, such as industrial floors and heavy-
duty roads. Combinations of regional volcanic aggregates (andesite and rhyolite) with two water sources
(treated and well water) were tested for mechanical, thermal, and chemical properties. Tests included
compressive strength, abrasion resistance, freeze-thaw cycles, water chemical analysis, and X-ray
diffraction. The results showed that concrete with andesite and well water cured for 28 days exceeded
the thresholds of Mexican standards NMX-C-155 and NMX-C-414, demonstrating superior abrasion
resistance and thermal stability under freeze-thaw conditions. In contrast, mixes using rhyolite and
treated water exhibited higher microcracking and adverse chemical sensitivity. This study proposes a
replicable methodology for evaluating structural concrete mixes with a performance-based approach,
aimed at technical decision-makers in urban and industrial infrastructure. Furthermore, it underscores
the importance of integrating mineralogical and thermal durability tests into national standards,
especially in regions where volcanic aggregates are prevalent. The findings have direct implications for
material selection in critical infrastructure and support structural design strategies focused on resilience,
efficiency, and sustainability.
Keywords: structural concrete, volcanic aggregates, abrasion resistance, thermal durability, Mexican
standards
Artículo recibido 12 mayo 2025
Aceptado para publicación: 16 junio 2025
pág. 8574
INTRODUCCIÓN
El concreto estructural es el material más utilizado en la construcción de infraestructuras sometidas a
esfuerzos mecánicos, impactos cíclicos y exposición a ambientes agresivos. Dentro de estas
aplicaciones, las superficies de rodamiento, como pisos industriales, patios de maniobra y carreteras
para tránsito pesado, representan uno de los contextos más exigentes para su desempeño. Estas
superficies no sólo deben resistir cargas elevadas, sino también conservar su integridad frente al desgaste
abrasivo, la acción del agua, los agentes químicos, las variaciones térmicas y las cargas de impacto
repetitivo (García & Martínez, 2023; Rao, Chen & Sun, 2023).
En la práctica constructiva tradicional, la resistencia a compresión ha sido el principal criterio de
aceptación para concretos empleados en este tipo de estructuras (NMX-C-155-ONNCCE-2014). Sin
embargo, las exigencias contemporáneas de durabilidad, sostenibilidad y eficiencia operativa han
impulsado un cambio en los paradigmas de diseño estructural hacia enfoques basados en desempeño
(performance-based design), los cuales consideran no sólo parámetros mecánicos, sino también aspectos
térmicos, químicos y mineralógicos que inciden directamente en la vida útil de la estructura (Mehta &
Monteiro, 2014; FHWA, 2024).
El entorno geológico de regiones como el centro de México, particularmente en el estado de Hidalgo,
se caracteriza por la abundancia de materiales de origen volcánico, como la andesita y la riolita,
ampliamente utilizados como agregados para concreto debido a su disponibilidad y bajo costo. No
obstante, su comportamiento frente a ciclos térmicos y a la interacción con aguas de distinta composición
química —incluyendo agua residual tratada— no siempre ha sido evaluado con el rigor necesario. Esto
ha generado reportes de fisuración prematura, pérdida de masa por abrasión y fallas estructurales
tempranas, especialmente en superficies sometidas a tráfico pesado o ambientes industriales con alta
humedad relativa (Silva, 2019; Morales & Rodríguez, 2022).
Este trabajo parte de una problemática identificada en zonas urbanas e industriales de Pachuca y su área
metropolitana, donde el concreto utilizado en pisos industriales y vialidades ha mostrado un desempeño
insatisfactorio, a pesar de cumplir con la normativa técnica vigente. En este contexto, se plantea una
investigación experimental orientada a determinar cómo influyen el tipo de agregado (andesita o riolita),
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el tipo de agua (pozo o tratada) y el proceso de curado en las propiedades físicas, químicas y mecánicas
del concreto estructural.
Mediante la integración de técnicas avanzadas como la difracción de rayos X (XRD), ensayos de
abrasión (ASTM C944), ciclos de congelamiento-deshielo (ASTM C666) y análisis químico del agua
(NMX-AA-123; NOM-001-CNA-2011), se propone un enfoque técnico robusto que permita construir
un marco replicable para la evaluación del concreto estructural desde la perspectiva del desempeño,
complementando las limitaciones de las pruebas normativas tradicionales.Mediante la integración de
técnicas avanzadas como la difracción de rayos X (XRD), ensayos de abrasión (ASTM C944), ciclos de
congelamiento-deshielo (ASTM C666) y análisis químico del agua (NMX-AA-123; NOM-001-CNA-
2011), se propone un enfoque técnico robusto que permita construir un marco replicable para la
evaluación del concreto estructural desde la perspectiva del desempeño, complementando las
limitaciones de las pruebas normativas tradicionales.
Antecedentes
La selección adecuada de agregados para concreto estructural depende de múltiples factores:
composición mineralógica, forma, textura superficial, absorción, resistencia intrínseca y reactividad
química. En zonas volcánicas como el centro de México, en particular, en el estado de Hidalgo, los
agregados más comunes son la andesita y la riolita, provenientes de bancos como los del Cerro de
Zempoala, Tepeapulco y el Cerro del Judío. Aunque estos materiales son abundantes y accesibles,
presentan comportamientos significativamente distintos frente a solicitaciones mecánicas y ambientales
(INEGI, 2021; Geology Science, 2020).
La andesita es una roca ígnea intermedia, rica en plagioclasa, piroxeno y hornblenda, con estructura
compacta, baja porosidad y buena resistencia mecánica, lo que la hace idónea para aplicaciones
estructurales sometidas a desgaste (Sánchez & López, 2023). En contraste, la riolita es una roca más
ácida, con alto contenido de sílice libre y feldespatos alcalinos, lo cual la hace susceptible a reacciones
expansivas, como la reacción álcali-agregado (RAA), especialmente cuando se combina con aguas ricas
en cloruros o de baja alcalinidad (Silva, 2019; Li & Kasal, 2023).
Estudios recientes han enfatizado la importancia de caracterizar mineralógicamente los agregados
volcánicos antes de utilizarlos en concretos de alto desempeño. La técnica de difracción de rayos X
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(XRD) ha demostrado ser esencial para identificar fases potencialmente reactivas que debilitan la matriz
del concreto bajo condiciones adversas (Sun & Tao, 2023). Por ejemplo, López y Salinas (2020)
reportaron que concretos con riolita mostraron microfisuras internas tras menos de 200 ciclos de
congelamiento-deshielo, mientras que aquellos con andesita resistieron más de 300 ciclos sin fracturas
visibles.
Esto coincide con los hallazgos de Rao et al. (2023), quienes vinculan la estabilidad térmica del concreto
con la mineralogía del agregado más que con su resistencia a compresión.
La calidad del agua de mezcla también ha cobrado relevancia en investigaciones recientes. El uso de
agua tratada, en especial la proveniente de sistemas de reúso urbano o industrial, puede generar efectos
adversos si no se controla adecuadamente su composición química. Morales y Rodríguez (2022)
demostraron que aguas con conductividad eléctrica superior a 1.0 mS/cm pueden provocar expansión
interna en concretos con agregados silíceos, lo que favorece la pérdida de cohesión y la corrosión del
refuerzo.
En México, la normativa técnica como la NMX-C-155-ONNCCE-2014 establece la resistencia a
compresión como principal criterio de aceptación para concretos hidráulicos, sin incorporar parámetros
críticos como la resistencia a la abrasión, la durabilidad térmica o la interacción química. Normas
internacionales como las ASTM C666 y C944 han sido adoptadas en países con infraestructura expuesta
a condiciones exigentes, demostrando su utilidad en la prevención de fallas estructurales (FHWA, 2024;
ASTM International, 2021).
Por lo tanto, existe consenso en la literatura sobre la necesidad de aplicar criterios integrales para evaluar
el comportamiento del concreto, más allá de la resistencia inicial. Este enfoque es particularmente
necesario en regiones volcánicas con alta variabilidad litológica y disponibilidad desigual de agua de
calidad controlada, donde errores en la selección de materiales pueden derivar en sobrecostos, fallas
prematuras o riesgos estructurales evitables (Cano & Méndez, 2021; Mehta & Monteiro, 2014).
Justificación
La necesidad de transitar de un enfoque prescriptivo a uno basado en desempeño para el diseño y
evaluación del concreto estructural es una exigencia técnica impostergable. Cumplir con valores
mínimos de resistencia a compresión, como establece la NMX-C-155-ONNCCE-2014, no garantiza la
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durabilidad ni la integridad estructural de elementos sometidos a condiciones críticas, como las
superficies de rodamiento para tránsito pesado o pisos industriales de alta rotación (Mehta & Monteiro,
2014; FHWA, 2024).
En regiones volcánicas activas o relictas, como el centro de Hidalgo, el uso de agregados locales, en
especial andesita y riolita, resulta económico y logísticamente inevitable. Sin embargo, la variabilidad
mineralógica de estos materiales y la falta de caracterización sistemática han dado lugar a concretos con
desempeño errático, propensos a fisuración térmica, desgaste prematuro y pérdida de integridad
superficial, sobre todo en contextos con grandes variaciones térmicas o con uso de aguas tratadas (García
& Martínez, 2023; López & Salinas, 2020).
La evidencia experimental sugiere que la andesita, por su baja porosidad y composición homogénea en
plagioclasas y piroxenos, ofrece ventajas estructurales respecto a la riolita, que presenta sílice libre y
feldespatos alcalinos propensos a reacciones expansivas (Li & Kasal, 2023; Rao et al., 2023). No
obstante, estas ventajas solo se concretan si se evalúa el sistema completo: tipo de agregado, agua de
mezcla, cemento, aditivos y proceso de curado.
El deterioro prematuro observado en algunas obras recientes de Pachuca, pese al cumplimiento
normativo, revela una contradicción técnica que solo puede resolverse mediante una evaluación
metodológica más robusta. No basta con verificar la resistencia a los 28 días; es indispensable medir
también la resistencia a la abrasión, la estabilidad térmica, la reactividad mineralógica y la
compatibilidad química del sistema concreto (IMCYC, 2023; Sun & Tao, 2023).
Por ello, esta investigación se justifica como un ejercicio aplicado que integra ensayos tradicionales
(resistencia a compresión) con pruebas avanzadas como XRD, análisis químico del agua (NMX-AA-
123), abrasión (ASTM C944) y ciclos térmicos acelerados (ASTM C666). Los resultados permitirán
identificar combinaciones óptimas entre materiales locales y condiciones de curado, fundamentando
recomendaciones normativas aplicables a contextos volcánicos, reduciendo la dependencia de
estándares foráneos. Además, el uso adecuado de materiales regionales contribuirá a reducir costos
logísticos y emisiones asociadas al transporte, alineándose con objetivos de sostenibilidad y eficiencia
promovidos por entidades como el American Concrete Institute (ACI, 2019) y la International
Federation for Structural Concrete (fib, 2023).
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Revisión de la literatura
En las últimas dos décadas, la investigación sobre concreto estructural ha evolucionado desde enfoques
centrados exclusivamente en la resistencia a compresión hacia paradigmas integradores que consideran
la durabilidad a largo plazo, la interacción mineralógica, la estabilidad térmica y la compatibilidad
química entre componentes del sistema mezcla–ambiente. Esta transformación responde a la creciente
demanda de soluciones estructurales sostenibles, resilientes y adaptadas a condiciones reales de servicio,
especialmente en infraestructuras sometidas a cargas dinámicas y desgaste cíclico (Mehta & Monteiro,
2014; FHWA, 2024).
El concepto de performance-based design ha sido ampliamente legitimado como una alternativa
metodológica más robusta que el diseño prescriptivo tradicional. Diversos estudios han demostrado que
este enfoque permite predecir con mayor precisión el comportamiento del concreto en aplicaciones
críticas, como pavimentos industriales, aeropistas, patios logísticos y plataformas de carga, donde las
solicitaciones son heterogéneas y variables (Rao, Chen & Sun, 2023; ACI Committee 318, 2019). Estos
trabajos han remarcado la necesidad de evaluar propiedades como la resistencia a la abrasión (ASTM
C944), la estabilidad frente a ciclos de congelamiento-deshielo (ASTM C666) y la interacción química
entre agregados y agua de mezcla.
En el caso particular de regiones volcánicas como el centro de México, la disponibilidad de agregados
como la andesita y la riolita ha motivado estudios comparativos que analizan su idoneidad para mezclas
de concreto estructural. La andesita, al ser una roca intermedia con baja porosidad y alta densidad
mineral, ha mostrado una notable estabilidad térmica y mecánica. En cambio, la riolita, con alto
contenido de sílice libre y feldespatos alcalinos, ha sido identificada como potencialmente reactiva
cuando se expone a soluciones con cloruros o condiciones térmicas extremas (Silva, 2019; Sánchez &
López, 2023). Estas diferencias se han correlacionado con casos de deterioro prematuro en concretos
que, aunque cumplen con las normas de resistencia a compresión, presentan degradación superficial
acelerada (López & Salinas, 2020; Torres & Velázquez, 2020).
La técnica de difracción de rayos X (XRD) ha sido empleada en diversos estudios como herramienta
diagnóstica para identificar fases minerales reactivas y anticipar la durabilidad de mezclas volcánicas.
Investigaciones como las de Li y Kasal (2023) y Sun y Tao (2023) han demostrado que una alta
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proporción de cuarzo libre o fases amorfas puede propiciar procesos expansivos por reacción álcali-
agregado, en especial en concretos de alta absorción y baja densidad aparente. Esta situación es crítica
en contextos donde el control de calidad del agua de mezcla es limitado o se promueve el reúso de agua
residual.
En cuanto al agua de mezcla, estudios como los de Romero y Téllez (2022) y Morales y Rodríguez
(2022) han evidenciado que su calidad fisicoquímica influye directamente en la estabilidad dimensional
del concreto. Presencia de cloruros, sulfatos o bajo contenido de alcalinidad puede generar
descomposición del gel de C-S-H (calcio–silicato–hidrato) y favorecer la corrosión del refuerzo,
reduciendo la resistencia estructural a largo plazo. Como respuesta, se ha propuesto la aplicación
sistemática de normas como la NMX-AA-123-SCFI-2006 y la NOM-001-CNA-2011 para caracterizar
el agua antes de su uso en mezclas estructurales.
Desde una perspectiva normativa, México ha mostrado cierta lentitud en la adopción de estos enfoques
integradores. Normas como la NMX-C-155-ONNCCE-2014 aún priorizan exclusivamente la resistencia
a compresión, mientras que normativas internacionales como el ACI 318-19 o las directrices del FHWA
(2024) ya promueven variables de desempeño mediante ensayos acelerados y caracterización
mineralógica.
Finalmente, en la dimensión aplicada, trabajos como los de García y Martínez (2023) y Cano y Méndez
(2021) han demostrado que el desempeño del concreto en obra depende más de la compatibilidad interna
entre materiales que del cumplimiento nominal de requisitos normativos. Sus hallazgos respaldan la
hipótesis de que combinaciones locales —como andesita con agua de pozo de baja CE— pueden superar
en resultados a mezclas estándar si se validan mediante ensayos técnicos adecuados.
Esta revisión confirma la existencia de un vacío técnico importante en los modelos de evaluación
estructural basados únicamente en resistencia. El presente estudio se inserta dentro de esta tendencia
contemporánea que propone elevar los estándares de análisis del concreto estructural, incorporando su
comportamiento real en servicio como eje de análisis técnico.
METODOLOGÍA
La investigación se estructuró como un estudio experimental de tipo comparativo, orientado a evaluar
el desempeño estructural, térmico y químico de mezclas de concreto elaboradas con agregados
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volcánicos regionales y dos tipos de agua de mezcla. Se adoptó un enfoque basado en desempeño
(performance-based), mediante la aplicación de pruebas normadas y herramientas avanzadas de
caracterización mineralógica, fisicoquímica y mecánica. El objetivo fue identificar combinaciones
óptimas entre tipo de agregado (andesita o riolita), calidad del agua (pozo o tratada) y relación
agua/cemento (a/c), que garanticen mayor durabilidad y resistencia frente a condiciones críticas como
desgaste por abrasión y ciclos térmicos extremos.
Materiales utilizados
Se emplearon cuatro componentes principales: agregados volcánicos (dos tipos), agua de dos fuentes,
cemento Portland tipo V y aditivos hidrofugantes. Los agregados provienen de bancos ubicados en
Tepeapulco (riolita) y el Cerro de Zempoala (andesita). La caracterización mineralógica se realizó
mediante difracción de rayos X (XRD), identificando una mayor proporción de cuarzo libre en la riolita,
mientras que la andesita mostró una composición más homogénea.
El agua de pozo cumplió los límites de conductividad eléctrica (CE), alcalinidad y cloruros establecidos
por la NOM-001-CNA-2011. En contraste, el agua tratada presentó una CE superior a 1.0 mS/cm y
alcalinidad reducida, lo que representó un riesgo potencial de incompatibilidad con agregados silíceos
reactivos.
Tabla 1. Propiedades fisicoquímicas del agua de mezcla
Parámetro
Agua de pozo
Agua tratada
Norma aplicable
CE (mS/cm)
0.67
1.03
NOM-001-CNA-2011
pH
7.6
7.2
NMX-AA-123-SCFI-2006
Alcalinidad (mg/L)
140
50
NMX-AA-123-SCFI-2006
Cloruros (mg/L)
39
125
NMX-AA-123-SCFI-2006
Fuente: Análisis de laboratorio (2024).
Diseño de mezclas
Se diseñaron seis mezclas experimentales utilizando combinaciones de los dos tipos de agregado y agua,
con tres relaciones a/c (0.42, 0.50 y 0.58). El cemento utilizado fue Portland tipo V, con aditivos
hidrofugantes a base de lignosulfonatos y silicatos de sodio al 1.2% p/p.
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Tabla 2. Diseño experimental de mezclas de concreto
Mezcla
Agregado
Agua
Relación a/c
Curado (días)
M1
Andesita
Pozo
0.42
7, 14, 28
M2
Andesita
Tratada
0.50
7, 14, 28
M3
Riolita
Pozo
0.50
7, 14, 28
M4
Riolita
Tratada
0.58
7, 14, 28
M5
Andesita
Pozo
0.50
28
Mezcla ref. caliza
Pozo
0.50
28
Fuente: Elaboración propia con base en “Dosificaciones recomendadas” (2024).
Ensayos realizados
Se aplicaron los siguientes ensayos a las probetas cilíndricas de concreto:
Table 3. Ensayos, normas y propósito
Ensayo
Norma de referencia
Propósito técnico
Resistencia a compresión
ASTM C39 / NMX-C-155
Evaluar desempeño
mecánico
Abrasión
ASTM C944
Cuantificar desgaste
superficial
Congelamiento–deshielo
ASTM C666
Determinar estabilidad
térmica
Difracción de rayos X
(XRD)
ISO 13925 / Bruker D8 Advance
Identificar fases
minerales reactivas
Análisis químico del agua
NOM-001-CNA-2011 / NMX-AA-123-SCFI-
2006
Validar compatibilidad
química
Fuente: Elaboración propia.
Las pruebas térmicas se realizaron en cámara programable con 300 ciclos de congelamiento a −17 °C
y descongelamiento a +4 °C. La resistencia a compresión se midió a 7, 14 y 28 días. El análisis
mineralógico se ilustró mediante patrones XRD para ambas rocas (Figura 1), mientras que la evolución
de resistencia se graficó (Figura 2).
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Figura 1. Difractograma XRD comparativo: andesita vs. riolita
Fuente: Ensayo de difracción de rayos X, Laboratorio de Ingeniería UAEH (2024).
Procesamiento estadístico
Los resultados experimentales se procesaron mediante análisis de varianza (ANOVA) para identificar
diferencias significativas entre las mezclas y condiciones de curado. Adicionalmente, se aplicaron
pruebas t de Student para comparar pares críticos, con un nivel de significancia α = 0.05. Los programas
utilizados fueron OriginPro 2023 y SPSS 28.
RESULTADOS
Los resultados experimentales permitieron establecer diferencias significativas en el comportamiento
del concreto estructural según el tipo de agregado, la fuente de agua utilizada y la relación agua/cemento
(a/c) aplicada. Se evaluaron resistencia a la compresión, pérdida por abrasión, durabilidad térmica e
interacción química del agua de mezcla, complementando con análisis mineralógico.
Resistencia a la compresión
Las mezclas con andesita y agua de pozo (M1 y M5) alcanzaron los valores más altos de resistencia a
compresión, superando los 420 kg/cm² a los 28 días. Esta tendencia fue consistente en los tres intervalos
de curado (7, 14 y 28 días). En contraste, las mezclas con riolita y agua tratada (M4) registraron los
valores más bajos, apenas cumpliendo el umbral normativo establecido por la NMX-C-155-ONNCCE-
2014.
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Tabla 4. Resistencia a compresión (kg/cm²) por tipo de mezcla
Mezcla
7 días
14 días
28 días
M1 (Andesita + Pozo, a/c 0.42)
310
390
425
M2 (Andesita + Tratada, a/c 0.50)
280
345
385
M3 (Riolita + Pozo, a/c 0.50)
250
310
340
M4 (Riolita + Tratada, a/c 0.58)
230
290
310
Fuente: Elaboración propia con base en ensayo ASTM C39.
El análisis de varianza (ANOVA) mostró diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05) entre las
mezclas, siendo el tipo de agregado y la calidad del agua los factores más influyentes en la resistencia
final. Las mezclas con andesita no sólo mostraron mejor desempeño mecánico, sino también menor
desviación estándar, lo que refleja una respuesta más estable ante el curado.
Figura 2. Evolución de la resistencia a compresión a 7, 14 y 28 días
Fuente: Resultados de ensayo ASTM C39.
Resistencia a la abrasión
Los resultados del ensayo ASTM C944 mostraron una correlación directa entre la mineralogía del
agregado y el desgaste superficial. Las mezclas con andesita exhibieron una pérdida de masa promedio
de 13.1%, mientras que aquellas con riolita superaron el 21.4%, límite considerado inaceptable para
concreto expuesto a tránsito pesado.
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Tabla 5. Pérdida por abrasión (% masa inicial)
Mezcla
Tipo de agregado
Agua
Abrasión (%)
M1
Andesita
Pozo
13.1
M2
Andesita
Tratada
15.8
M3
Riolita
Pozo
20.1
M4
Riolita
Tratada
21.4
M6
Caliza (ref.)
Pozo
18.7
Fuente: Resultados de laboratorio conforme a ASTM C944.
Las mezclas con riolita mostraron erosión progresiva desde los primeros ciclos, con desprendimientos
visibles en el borde de las probetas. En cambio, las mezclas con andesita conservaron una superficie
compacta y sin pérdida estructural relevante.
Figura 3. Comparativa de pérdida por abrasión (%) según tipo de mezcla y agregado
Fuente: Resultados de laboratorio conforme a ASTM C944 (2024).
Durabilidad térmica
Durante las pruebas de congelamiento-deshielo (ASTM C666), las muestras elaboradas con riolita
presentaron fisuración visible a partir del ciclo 200, mientras que las de andesita resistieron hasta 300
ciclos sin fracturas aparentes. Esto se asocia con la microestructura menos densa y mayor contenido de
cuarzo libre en la riolita, como se observa en los difractogramas obtenidos (ver Figura 1). Estos
resultados validan los hallazgos de la literatura internacional, que advierten sobre la vulnerabilidad
térmica de agregados silíceos mal caracterizados (Li & Kasal, 2023; Sun & Tao, 2023).
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Interacción química del agua de mezcla
Las mezclas preparadas con agua tratada presentaron un desempeño significativamente menor, tanto en
resistencia mecánica como en estabilidad térmica. Se identificó que la conductividad eléctrica elevada
(1.03 mS/cm) y la baja alcalinidad (50 mg/L) facilitaron la disolución de componentes del cemento y
promovieron micro fisuración en presencia de riolita.
Estos hallazgos refuerzan la necesidad de aplicar controles fisicoquímicos previos al uso de agua tratada
en mezclas estructurales, especialmente cuando se emplean agregados con historial de reactividad. Tal
como lo señalan Morales y Rodríguez (2022), el uso indiscriminado de agua reciclada en contextos
urbanos puede comprometer la durabilidad de obras expuestas.
DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos permiten formular conclusiones sólidas respecto a la influencia que ejercen el
tipo de agregado, la fuente de agua y la relación agua/cemento (a/c) en el comportamiento del concreto
estructural, especialmente en aplicaciones exigentes como las superficies de rodamiento.
Agregado volcánico y desempeño estructural
Las mezclas elaboradas con andesita mostraron un desempeño superior en todos los parámetros
evaluados. Superaron consistentemente los 420 kg/cm² a los 28 días y registraron pérdidas por abrasión
inferiores al 14%, incluso bajo curado acelerado. Estos resultados se explican por la estructura compacta,
baja porosidad y composición equilibrada de la andesita, rica en plagioclasa y piroxeno. Esta
mineralogía favorece una mejor adherencia pasta-agregado y reduce la reactividad química en ambientes
adversos (Sánchez & López, 2023; Mehta & Monteiro, 2014).
En contraste, la riolita, pese a cumplir el límite normativo de resistencia a compresión (NMX-C-155-
ONNCCE-2014), presentó un comportamiento marginal. Las resistencias estuvieron entre 310–340
kg/cm² y la pérdida por abrasión superó el 20%, lo cual la sitúa en umbrales de inaceptabilidad para
estructuras sometidas a tránsito pesado. Los resultados del difractograma XRD confirmaron una mayor
proporción de fases amorfas y cuarzo libre, lo que justifica la mayor fragilidad térmica y la
microfisuración observada durante los ciclos de congelamiento-deshielo.
Estos hallazgos coinciden con lo reportado por Li y Kasal (2023) y Sun y Tao (2023), quienes vinculan
la durabilidad térmica del concreto a la estabilidad mineralógica del agregado. Se reafirma así que la
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resistencia a compresión, aunque necesaria, es insuficiente como único criterio para prescribir concretos
de alto desempeño en condiciones críticas.
Calidad del agua de mezcla y reactividad química
Las mezclas elaboradas con agua tratada, especialmente aquellas combinadas con riolita, mostraron un
deterioro estructural más acelerado. La CE elevada (1.03 mS/cm) y la baja alcalinidad (50 mg/L)
generaron un entorno químicamente agresivo, exacerbando las reacciones expansivas en presencia de
agregados silíceos reactivos. Esta situación refuerza lo planteado por Morales y Rodríguez (2022),
quienes advierten que el reúso de aguas sin control fisicoquímico puede comprometer la integridad del
concreto estructural.
Incluso en las mezclas con andesita, el uso de agua tratada provocó una reducción de hasta 40 kg/cm²
en la resistencia a compresión a los 28 días, respecto a su contraparte con agua de pozo. Esto demuestra
que el cumplimiento de valores mínimos en la caracterización del agua no garantiza su compatibilidad,
y que el sistema agua–agregado debe evaluarse como un conjunto reactivo.
Diseño por desempeño y límites normativos
Uno de los aportes centrales de esta investigación es la validación de un enfoque metodológico
replicable para evaluar mezclas de concreto desde una perspectiva de desempeño integral. Las normas
mexicanas actuales, aunque útiles como base, resultan insuficientes para predecir la respuesta del
concreto en condiciones reales. Como se ha demostrado, mezclas que cumplen con la resistencia mínima
pueden fallar en durabilidad térmica, abrasión o compatibilidad química.
Este resultado es consistente con las recomendaciones del American Concrete Institute (ACI, 2019) y
del FHWA (2024), que promueven enfoques integradores en el diseño de mezclas. En este contexto, la
combinación de andesita con agua de pozo emerge como una opción técnica fundamentada en evidencia,
no como una exclusión arbitraria de otros materiales, sino como referencia basada en desempeño
medido.
Implicaciones para la infraestructura pública y privada
Los hallazgos tienen implicaciones prácticas directas para obras públicas, patios industriales,
plataformas logísticas y accesos urbanos. La selección inadecuada de materiales —por criterios
económicos o falta de caracterización— puede generar fallas prematuras, mayores costos de
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mantenimiento e incluso riesgos estructurales. El uso de metodologías como la aplicada en este estudio
permite reducir incertidumbres, optimizar el uso de recursos locales y fortalecer la sostenibilidad de las
infraestructuras, en línea con los objetivos planteados por entidades como fib (2023) y ACI (2019).
CONCLUSIONES
El presente estudio confirma que el tipo de agregado y la calidad del agua de mezcla son variables
determinantes en el comportamiento estructural, térmico y superficial del concreto empleado en
superficies de rodamiento para tránsito pesado o pisos industriales de alta exigencia.
Las mezclas elaboradas con andesita y agua de pozo mostraron un desempeño notablemente superior,
superando los límites normativos en resistencia a compresión, durabilidad térmica y pérdida por
abrasión. Este comportamiento está directamente vinculado a la estructura mineralógica compacta y
estable de la andesita, así como a las condiciones químicas favorables del agua de pozo (baja CE,
adecuada alcalinidad), que minimizaron las reacciones deletéreas dentro de la matriz del concreto.
En contraste, el uso de riolita combinada con agua tratada provocó microfisuración prematura, pérdida
acelerada por abrasión y fracturas durante ciclos de congelamiento-deshielo, revelando la vulnerabilidad
del sistema frente a condiciones térmicas y químicas adversas. Aunque estas mezclas cumplieron con la
resistencia mínima exigida por la NMX-C-155-ONNCCE-2014, su desempeño global fue insuficiente
para aplicaciones sometidas a cargas dinámicas y ambientes agresivos.
Se demuestra, además, que los ensayos tradicionales de resistencia a compresión no bastan para evaluar
la calidad real del concreto estructural en contextos críticos. La incorporación de técnicas como la
difracción de rayos X (XRD), el análisis químico del agua y las pruebas aceleradas de abrasión y
durabilidad térmica proporciona un marco más robusto para el diseño y la prescripción de mezclas con
enfoque en desempeño.
Este modelo metodológico, replicable y basado en evidencia experimental, constituye una alternativa
técnica viable y necesaria para complementar las limitaciones del diseño prescriptivo, particularmente
en regiones con agregados de origen volcánico, donde las propiedades litológicas varían de forma
significativa.
En conclusión, el concreto estructural destinado a superficies de rodamiento no debe prescribirse
exclusivamente con base en resistencia mecánica. La durabilidad térmica, la compatibilidad química y
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la estabilidad mineralógica deben integrarse como criterios técnicos obligatorios en la formulación de
mezclas para infraestructura urbana e industrial de alta exigencia.
Recomendaciones
Incorporar evaluaciones mineralógicas sistemáticas mediante técnicas como la difracción de rayos X
(XRD) en la caracterización de agregados regionales, especialmente en zonas con litología volcánica.
Esta práctica permitirá anticipar la presencia de fases reactivas y seleccionar materiales con menor riesgo
de fisuración térmica.
Establecer límites técnicos más estrictos para el uso de agua tratada en mezclas estructurales. En
particular, se recomienda restringir su uso cuando la conductividad eléctrica (CE) exceda 1.0 mS/cm o
la alcalinidad sea inferior a 75 mg/L como CaCO₃, especialmente si se combinan con agregados silíceos
o de alta porosidad.
Actualizar la normativa nacional (NMX-C-155 y NMX-C-414) para incluir ensayos complementarios
de desempeño térmico y resistencia a la abrasión, como ASTM C666 (congelamiento-deshielo) y ASTM
C944 (abrasión). Esta ampliación permitiría un alineamiento técnico con estándares internacionales y
reduciría el riesgo de prescribir concretos inadecuados para condiciones de servicio intensivas.
Priorizar la combinación andesita + agua de pozo en aplicaciones de alta exigencia (pisos industriales,
plataformas logísticas, vialidades urbanas con tránsito pesado), siempre que se validen sus propiedades
mediante ensayos de laboratorio que verifiquen su compatibilidad mineralógica y fisicoquímica.
Fomentar programas de evaluación regional de bancos de materiales, que incluyan caracterización
física, química y mineralógica de los agregados disponibles. Esta información permitiría generar
catálogos técnicos por zona geológica y optimizar la toma de decisiones en obras públicas y privadas.
Capacitar a proyectistas, supervisores y laboratorios en el enfoque de diseño por desempeño. Esto
incluye la correcta interpretación de ensayos, la evaluación conjunta de materiales y la validación de
mezclas específicas según el contexto de aplicación.
Promover líneas de investigación aplicada que exploren la interacción entre diferentes tipos de agua
residual tratada y agregados volcánicos, con énfasis en efectos a largo plazo como corrosión del
refuerzo, pérdida de adherencia pasta-agregado y degradación de la microestructura del concreto.
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