DESEMPEÑO FÍSICO Y MORFOLÓGICO DE
COMPUESTOS CEMENTANTES CON ASERRÍN
TRATADO COMO SUSTITUTO DEL AGREGADO
FINO
PHYSICAL AND MORPHOLOGICAL PERFORMANCE OF
CEMENTITIOUS COMPOSITES WITH TREATED SAWDUST
AS FINE AGGREGATE SUBSTITUTE
Eulogio Daniel Garrido Cruz
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Humberto Iván Navarro Gómez
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Cutberto Rodríguez Álvarez
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Jesús Emmanuel Cerón Carballo
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Oliver Stiff Pérez Lugo
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
pág. 6471
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i4.19260
Desempeño físico y morfológico de compuestos cementantes con aserrín
tratado como sustituto del agregado fino
Eulogio Daniel Garrido Cruz1
ga420871@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/ 0009-0008-5342-8031
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
Oliver Stiff Pérez Lugo*
pe360563@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0009-0009-6089-3991
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
RESUMEN
Este estudio evaluó el uso de aserrín de Pinus montezumae tratado químicamente como sustituto
parcial del agregado fino en compuestos cementantes destinados a aplicaciones no estructurales. El
tratamiento consistió en una alcalinización con hidróxido de sodio (NaOH), seguida de impregnación
con óxido de aluminio (Al₂O₃), con el objetivo de mejorar la morfología superficial del aserrín y su
compatibilidad con la matriz cementante. Se prepararon mezclas con 0 %, 10 %, 20 % y 30 % de
reemplazo, empleando cemento Portland, cal hidratada y agua potable. Se realizaron ensayos de
resistencia a la compresión, absorción de agua, densidad aparente y análisis morfológico mediante
microscopía electrónica de barrido (SEM, modelo JEOL JSM-6380), complementado con análisis
digital en ImageJ v1.54d. Las mezclas con hasta 20 % de aserrín tratado mostraron un desempeño
físico adecuado, con resistencia a la compresión superior a 34 kg/cm² y una reducción de densidad de
hasta 11 % respecto a la mezcla control, viables para prefabricados ligeros. Morfológicamente, el
tratamiento químico incrementó la apertura de poro y la funcionalización superficial, mejorando la
interacción con la matriz. Esta propuesta ofrece una alternativa técnica y ambientalmente viable para
aprovechar residuos lignocelulósicos en materiales constructivos sostenibles, con potencial aplicación
en vivienda social y procesos de autoconstrucción.
Palabras clave: aserrín tratado, compuestos cementantes, construcción sostenible, SEM, vivienda
social.
1 Autor principal
Correspondencia: ga420871@uaeh.edu.mx
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i4.19260
Desempeño físico y morfológico de compuestos cementantes con aserrín
tratado como sustituto del agregado fino
Eulogio Daniel Garrido Cruz1
ga420871@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/ 0009-0008-5342-8031
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
Oliver Stiff Pérez Lugo*
pe360563@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0009-0009-6089-3991
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Pachuca de Soto, México
RESUMEN
Este estudio evaluó el uso de aserrín de Pinus montezumae tratado químicamente como sustituto
parcial del agregado fino en compuestos cementantes destinados a aplicaciones no estructurales. El
tratamiento consistió en una alcalinización con hidróxido de sodio (NaOH), seguida de impregnación
con óxido de aluminio (Al₂O₃), con el objetivo de mejorar la morfología superficial del aserrín y su
compatibilidad con la matriz cementante. Se prepararon mezclas con 0 %, 10 %, 20 % y 30 % de
reemplazo, empleando cemento Portland, cal hidratada y agua potable. Se realizaron ensayos de
resistencia a la compresión, absorción de agua, densidad aparente y análisis morfológico mediante
microscopía electrónica de barrido (SEM, modelo JEOL JSM-6380), complementado con análisis
digital en ImageJ v1.54d. Las mezclas con hasta 20 % de aserrín tratado mostraron un desempeño
físico adecuado, con resistencia a la compresión superior a 34 kg/cm² y una reducción de densidad de
hasta 11 % respecto a la mezcla control, viables para prefabricados ligeros. Morfológicamente, el
tratamiento químico incrementó la apertura de poro y la funcionalización superficial, mejorando la
interacción con la matriz. Esta propuesta ofrece una alternativa técnica y ambientalmente viable para
aprovechar residuos lignocelulósicos en materiales constructivos sostenibles, con potencial aplicación
en vivienda social y procesos de autoconstrucción.
Palabras clave: aserrín tratado, compuestos cementantes, construcción sostenible, SEM, vivienda
social.
1 Autor principal
Correspondencia: ga420871@uaeh.edu.mx
pág. 6472
Physical and morphological performance of cementitious composites with
treated sawdust as fine aggregate substitute
ABSTRACT
This study evaluated the use of chemically treated Pinus montezumae sawdust as a partial substitute
for fine aggregate in cementitious composites intended for non-structural applications. The treatment
involved alkalinization with sodium hydroxide (NaOH), followed by impregnation with aluminum
oxide (Al₂O₃), aiming to improve the sawdust’s surface morphology and compatibility with the cement
matrix. Mixtures with 0 %, 10 %, 20 %, and 30 % replacement levels were prepared, using Portland
cement, hydrated lime, and potable water. Compressive strength, water absorption, apparent density,
and morphological analyses were performed using scanning electron microscopy (SEM, JEOL JSM-
6380), supplemented by digital processing with ImageJ v1.54d. Mixtures containing up to 20 %
treated sawdust exhibited adequate physical performance, with compressive strength exceeding
34 kg/cm² and density reductions up to 11 % compared to the control mix, making them suitable for
lightweight prefabricated components. Morphological analysis showed that chemical treatment
increased pore openness and functionalized surface coverage, enhancing interaction with the matrix.
This proposal presents a technically and environmentally viable alternative for utilizing lignocellulosic
waste in the production of sustainable construction materials, with potential application in social
housing and self-construction contexts.
Keywords: treated sawdust, cementitious composites, sustainable construction, SEM, social housing
Artículo recibido 05 julio 2025
Aceptado para publicación: 25 julio 2025
Physical and morphological performance of cementitious composites with
treated sawdust as fine aggregate substitute
ABSTRACT
This study evaluated the use of chemically treated Pinus montezumae sawdust as a partial substitute
for fine aggregate in cementitious composites intended for non-structural applications. The treatment
involved alkalinization with sodium hydroxide (NaOH), followed by impregnation with aluminum
oxide (Al₂O₃), aiming to improve the sawdust’s surface morphology and compatibility with the cement
matrix. Mixtures with 0 %, 10 %, 20 %, and 30 % replacement levels were prepared, using Portland
cement, hydrated lime, and potable water. Compressive strength, water absorption, apparent density,
and morphological analyses were performed using scanning electron microscopy (SEM, JEOL JSM-
6380), supplemented by digital processing with ImageJ v1.54d. Mixtures containing up to 20 %
treated sawdust exhibited adequate physical performance, with compressive strength exceeding
34 kg/cm² and density reductions up to 11 % compared to the control mix, making them suitable for
lightweight prefabricated components. Morphological analysis showed that chemical treatment
increased pore openness and functionalized surface coverage, enhancing interaction with the matrix.
This proposal presents a technically and environmentally viable alternative for utilizing lignocellulosic
waste in the production of sustainable construction materials, with potential application in social
housing and self-construction contexts.
Keywords: treated sawdust, cementitious composites, sustainable construction, SEM, social housing
Artículo recibido 05 julio 2025
Aceptado para publicación: 25 julio 2025
pág. 6473
INTRODUCCIÓN
La industria de la construcción representa uno de los sectores con mayor impacto ambiental a nivel
global. De acuerdo con el Global Status Report for Buildings and Construction (GlobalABC, 2022),
este sector es responsable de aproximadamente el 37 % de las emisiones globales de dióxido de
carbono relacionadas con el consumo energético.
En el caso de México, el crecimiento urbano acelerado y la expansión de la infraestructura han
provocado una fuerte presión sobre los recursos naturales, como arena, grava y cemento, cuya
extracción y transformación generan altos costos ambientales, desde la alteración de ecosistemas
ribereños hasta la emisión de gases de efecto invernadero (Flores-López et al., 2020).
Simultáneamente, la industria maderera genera grandes cantidades de residuos lignocelulósicos, entre
los que destaca el aserrín, cuyo manejo inadecuado puede representar riesgos ecológicos debido a su
combustión espontánea y liberación de partículas contaminantes. Frente a este panorama, la
reutilización de residuos orgánicos en el sector construcción se plantea como una estrategia ambiental,
social y técnica relevante para fomentar la economía circular y reducir el uso de recursos vírgenes.
A nivel internacional, se han documentado múltiples beneficios del uso de aserrín en compuestos
cementantes, como la reducción de peso, propiedades aislantes y bajo costo (Olaiya et al., 2023;
Gómez-Pulido et al., 2020). Sin embargo, su incorporación directa presenta limitaciones importantes:
alta absorción de agua, escasa estabilidad dimensional y débil adherencia con matrices minerales
(Ghafor et al., 2021; Ramírez & Díaz, 2019).
Para superar estas barreras, se han explorado tratamientos químicos que mejoren la interacción entre el
aserrín y los ligantes cementantes. Los tratamientos alcalinos con NaOH han demostrado eficacia en la
eliminación de hemicelulosa y lignina, aumentando la porosidad superficial (Zhang et al., 2021),
mientras que la impregnación con óxidos metálicos como Al₂O₃ ha mostrado beneficios en la
estabilidad térmica, adherencia y funcionalización superficial (Li et al., 2020; Zhao et al., 2024). No
obstante, en América Latina persiste un vacío importante en la literatura sobre el uso de tratamientos
secuenciales (alcalino + funcionalización con óxidos) en residuos lignocelulósicos aplicados a mezclas
cementantes, así como su análisis combinado morfológico (SEM) y físico-mecánico.
Este estudio se propone como una contribución original a dicha área de conocimiento. El enfoque se
INTRODUCCIÓN
La industria de la construcción representa uno de los sectores con mayor impacto ambiental a nivel
global. De acuerdo con el Global Status Report for Buildings and Construction (GlobalABC, 2022),
este sector es responsable de aproximadamente el 37 % de las emisiones globales de dióxido de
carbono relacionadas con el consumo energético.
En el caso de México, el crecimiento urbano acelerado y la expansión de la infraestructura han
provocado una fuerte presión sobre los recursos naturales, como arena, grava y cemento, cuya
extracción y transformación generan altos costos ambientales, desde la alteración de ecosistemas
ribereños hasta la emisión de gases de efecto invernadero (Flores-López et al., 2020).
Simultáneamente, la industria maderera genera grandes cantidades de residuos lignocelulósicos, entre
los que destaca el aserrín, cuyo manejo inadecuado puede representar riesgos ecológicos debido a su
combustión espontánea y liberación de partículas contaminantes. Frente a este panorama, la
reutilización de residuos orgánicos en el sector construcción se plantea como una estrategia ambiental,
social y técnica relevante para fomentar la economía circular y reducir el uso de recursos vírgenes.
A nivel internacional, se han documentado múltiples beneficios del uso de aserrín en compuestos
cementantes, como la reducción de peso, propiedades aislantes y bajo costo (Olaiya et al., 2023;
Gómez-Pulido et al., 2020). Sin embargo, su incorporación directa presenta limitaciones importantes:
alta absorción de agua, escasa estabilidad dimensional y débil adherencia con matrices minerales
(Ghafor et al., 2021; Ramírez & Díaz, 2019).
Para superar estas barreras, se han explorado tratamientos químicos que mejoren la interacción entre el
aserrín y los ligantes cementantes. Los tratamientos alcalinos con NaOH han demostrado eficacia en la
eliminación de hemicelulosa y lignina, aumentando la porosidad superficial (Zhang et al., 2021),
mientras que la impregnación con óxidos metálicos como Al₂O₃ ha mostrado beneficios en la
estabilidad térmica, adherencia y funcionalización superficial (Li et al., 2020; Zhao et al., 2024). No
obstante, en América Latina persiste un vacío importante en la literatura sobre el uso de tratamientos
secuenciales (alcalino + funcionalización con óxidos) en residuos lignocelulósicos aplicados a mezclas
cementantes, así como su análisis combinado morfológico (SEM) y físico-mecánico.
Este estudio se propone como una contribución original a dicha área de conocimiento. El enfoque se
pág. 6474
justifica en tres ejes complementarios: (1) ambiental, por la valorización de residuos y reducción de
impactos ecológicos; (2) económico, mediante el desarrollo de materiales accesibles para vivienda
social o autoconstrucción; y (3) técnico, al buscar un equilibrio entre ligereza, funcionalidad y
compatibilidad con procesos cementantes convencionales.
Antecedentes
El sector de la construcción, uno de los mayores consumidores de recursos naturales a nivel mundial,
ha sido objeto de múltiples esfuerzos para reducir su huella ambiental mediante la integración de
materiales alternativos. En este contexto, los residuos lignocelulósicos, y en particular el aserrín, han
sido explorados como sustitutos parciales en compuestos cementantes. Diversas investigaciones han
demostrado que, al tratar adecuadamente estos residuos, es posible mejorar su compatibilidad con
matrices inorgánicas, logrando así desarrollos constructivos más sostenibles (Roslan et al., 2020;
Olaiya et al., 2023).
En México, la generación de aserrín a partir de especies como Pinus montezumae constituye un
problema ambiental significativo, dado el volumen de residuos y la falta de estrategias eficientes para
su reutilización (Flores-López et al., 2020). Sin embargo, la mayoría de los estudios locales han
abordado su uso sin tratamiento químico o en aplicaciones distintas al sector cemento-cal (Ramírez &
Díaz, 2019), lo que ha limitado su aplicación práctica. A pesar del interés creciente en tecnologías
verdes y economía circular, la evidencia científica en América Latina sobre tratamientos químicos
secuenciales (alcalinos y funcionalización con óxidos metálicos) sigue siendo escasa.
Recientemente, estudios como los de Farias et al. (2023) y Ortega et al. (2022) han empezado a
documentar resultados alentadores al aplicar tratamientos a residuos vegetales, pero aún falta
consolidar una base experimental sólida que incluya análisis morfológicos de alta resolución, como
SEM, y protocolos de evaluación físico-mecánica conforme a normas ASTM y NMX.
Justificación
El uso de materiales reciclados en la industria de la construcción es una prioridad estratégica frente al
agotamiento de recursos naturales y al aumento de emisiones de gases de efecto invernadero. El
aserrín, subproducto común de la industria maderera, representa una oportunidad significativa para
justifica en tres ejes complementarios: (1) ambiental, por la valorización de residuos y reducción de
impactos ecológicos; (2) económico, mediante el desarrollo de materiales accesibles para vivienda
social o autoconstrucción; y (3) técnico, al buscar un equilibrio entre ligereza, funcionalidad y
compatibilidad con procesos cementantes convencionales.
Antecedentes
El sector de la construcción, uno de los mayores consumidores de recursos naturales a nivel mundial,
ha sido objeto de múltiples esfuerzos para reducir su huella ambiental mediante la integración de
materiales alternativos. En este contexto, los residuos lignocelulósicos, y en particular el aserrín, han
sido explorados como sustitutos parciales en compuestos cementantes. Diversas investigaciones han
demostrado que, al tratar adecuadamente estos residuos, es posible mejorar su compatibilidad con
matrices inorgánicas, logrando así desarrollos constructivos más sostenibles (Roslan et al., 2020;
Olaiya et al., 2023).
En México, la generación de aserrín a partir de especies como Pinus montezumae constituye un
problema ambiental significativo, dado el volumen de residuos y la falta de estrategias eficientes para
su reutilización (Flores-López et al., 2020). Sin embargo, la mayoría de los estudios locales han
abordado su uso sin tratamiento químico o en aplicaciones distintas al sector cemento-cal (Ramírez &
Díaz, 2019), lo que ha limitado su aplicación práctica. A pesar del interés creciente en tecnologías
verdes y economía circular, la evidencia científica en América Latina sobre tratamientos químicos
secuenciales (alcalinos y funcionalización con óxidos metálicos) sigue siendo escasa.
Recientemente, estudios como los de Farias et al. (2023) y Ortega et al. (2022) han empezado a
documentar resultados alentadores al aplicar tratamientos a residuos vegetales, pero aún falta
consolidar una base experimental sólida que incluya análisis morfológicos de alta resolución, como
SEM, y protocolos de evaluación físico-mecánica conforme a normas ASTM y NMX.
Justificación
El uso de materiales reciclados en la industria de la construcción es una prioridad estratégica frente al
agotamiento de recursos naturales y al aumento de emisiones de gases de efecto invernadero. El
aserrín, subproducto común de la industria maderera, representa una oportunidad significativa para
pág. 6475
avanzar hacia modelos de economía circular, especialmente si se logra mejorar su comportamiento
físico y químico mediante tratamientos adecuados.
En particular, el aserrín de Pinus montezumae destaca por su abundancia en regiones como el estado
de Hidalgo (México) y por su potencial para ser transformado en un componente funcional dentro de
mezclas cementantes. Sin embargo, su uso presenta desafíos técnicos como su alta higroscopicidad,
pobre adherencia con ligantes minerales y baja resistencia estructural (Ghafor et al., 2021; Mansour et
al., 2014). Este estudio se justifica desde tres dimensiones complementarias:
• Ambiental, al ofrecer una solución al problema de los residuos madereros y reducir el uso de
agregados vírgenes como la arena.
• Técnica, al diseñar un protocolo de tratamiento químico basado en NaOH y Al₂O₃ que mejora
la compatibilidad del aserrín con matrices cementantes.
• Social, al permitir el desarrollo de materiales ligeros, accesibles y adecuados para aplicaciones
en vivienda social o sistemas de autoconstrucción.
Asimismo, se pretende contribuir a la literatura técnica con evidencia experimental que incluya
caracterización morfológica mediante SEM y análisis de desempeño conforme a normas
internacionales, generando una base replicable y útil para investigadores y técnicos del sector.).
Revisión de la literatura
En los últimos años, el tratamiento de fibras y residuos lignocelulósicos ha avanzado
significativamente como línea de investigación para la fabricación de compuestos cementantes
sostenibles. Estudios como los de Olaiya et al. (2023) y Li et al. (2020) han confirmado que la
activación química del aserrín, especialmente mediante tratamientos alcalinos o con nanopartículas,
permite superar barreras estructurales asociadas a su baja cohesión interna y alta absorción de
humedad.
La activación con hidróxido de sodio (NaOH) ha demostrado ser eficaz para eliminar lignina y
hemicelulosa, facilitando una mayor exposición de la celulosa cristalina y mejorando así la adherencia
con la matriz (Singh et al., 2019). Además, el uso de óxidos metálicos como el Al₂O₃ no solo mejora la
estabilidad térmica del material, sino que también modifica químicamente la superficie del aserrín
avanzar hacia modelos de economía circular, especialmente si se logra mejorar su comportamiento
físico y químico mediante tratamientos adecuados.
En particular, el aserrín de Pinus montezumae destaca por su abundancia en regiones como el estado
de Hidalgo (México) y por su potencial para ser transformado en un componente funcional dentro de
mezclas cementantes. Sin embargo, su uso presenta desafíos técnicos como su alta higroscopicidad,
pobre adherencia con ligantes minerales y baja resistencia estructural (Ghafor et al., 2021; Mansour et
al., 2014). Este estudio se justifica desde tres dimensiones complementarias:
• Ambiental, al ofrecer una solución al problema de los residuos madereros y reducir el uso de
agregados vírgenes como la arena.
• Técnica, al diseñar un protocolo de tratamiento químico basado en NaOH y Al₂O₃ que mejora
la compatibilidad del aserrín con matrices cementantes.
• Social, al permitir el desarrollo de materiales ligeros, accesibles y adecuados para aplicaciones
en vivienda social o sistemas de autoconstrucción.
Asimismo, se pretende contribuir a la literatura técnica con evidencia experimental que incluya
caracterización morfológica mediante SEM y análisis de desempeño conforme a normas
internacionales, generando una base replicable y útil para investigadores y técnicos del sector.).
Revisión de la literatura
En los últimos años, el tratamiento de fibras y residuos lignocelulósicos ha avanzado
significativamente como línea de investigación para la fabricación de compuestos cementantes
sostenibles. Estudios como los de Olaiya et al. (2023) y Li et al. (2020) han confirmado que la
activación química del aserrín, especialmente mediante tratamientos alcalinos o con nanopartículas,
permite superar barreras estructurales asociadas a su baja cohesión interna y alta absorción de
humedad.
La activación con hidróxido de sodio (NaOH) ha demostrado ser eficaz para eliminar lignina y
hemicelulosa, facilitando una mayor exposición de la celulosa cristalina y mejorando así la adherencia
con la matriz (Singh et al., 2019). Además, el uso de óxidos metálicos como el Al₂O₃ no solo mejora la
estabilidad térmica del material, sino que también modifica químicamente la superficie del aserrín
pág. 6476
incrementando su resistencia y compatibilidad con la matriz cementante (Li et al., 2020; Zhao et al.,
2024).
Autores como Kim et al. (2022) han integrado técnicas avanzadas de análisis morfológico (SEM +
ImageJ) para caracterizar con precisión la porosidad y la modificación superficial de residuos tratados.
A nivel regional, Ortega et al. (2022) y Farias et al. (2023) han empezado a aplicar estas técnicas en
residuos vegetales para uso en morteros, pero sin protocolos estandarizados.
Investigaciones emergentes, como la de Chowdhury et al. (2023), exploran la combinación de
caracterización física, térmica y microestructural con nuevos agentes modificadores. Asimismo,
Fernández y Lima (2024) destacan la importancia de la replicabilidad de métodos en estudios de
materiales compuestos bio-inspirados. Estas obras indican una creciente necesidad de vincular el
análisis experimental con criterios de aplicabilidad real, bajo estándares técnicos normativos.
El presente estudio se sitúa dentro de este marco y aporta al cuerpo de conocimiento regional al aplicar
un tratamiento combinado (NaOH + Al₂O₃) a residuos de Pinus montezumae, acompañando esta
intervención con un análisis cuantitativo morfológico y físico-mecánico con base en normas ASTM y
NMX. Esta integración metodológica y contextual representa un avance relevante frente a estudios que
se han limitado a explorar efectos térmicos o estructurales de forma aislada.
Marco teórico
Problemática ambiental y técnica del aserrín
El aserrín es un residuo lignocelulósico generado en grandes volúmenes por la industria maderera, con
alto potencial de aprovechamiento en la construcción. En México, tan solo en el estado de Hidalgo, se
estima una producción anual de más de 25,000 toneladas de residuos de Pinus montezumae derivados
de actividades de aserrado y transformación primaria (Flores-López et al., 2020).
Apesar de su abundancia y bajo costo, su implementación como componente de mezclas cementantes
enfrenta desafíos técnicos importantes, como su alta higroscopicidad, escasa estabilidad dimensional,
y limitada adherencia con matrices minerales (Ramírez & Díaz, 2019; Ghafor et al., 2021).
Diversos estudios han identificado que el uso directo de aserrín sin pretratamiento puede ocasionar
baja cohesión interna, aumento en la absorción de agua, y debilitamiento estructural, lo que restringe
su aplicabilidad en elementos constructivos durables (Gómez-Pulido et al., 2020). Esto ha motivado la
incrementando su resistencia y compatibilidad con la matriz cementante (Li et al., 2020; Zhao et al.,
2024).
Autores como Kim et al. (2022) han integrado técnicas avanzadas de análisis morfológico (SEM +
ImageJ) para caracterizar con precisión la porosidad y la modificación superficial de residuos tratados.
A nivel regional, Ortega et al. (2022) y Farias et al. (2023) han empezado a aplicar estas técnicas en
residuos vegetales para uso en morteros, pero sin protocolos estandarizados.
Investigaciones emergentes, como la de Chowdhury et al. (2023), exploran la combinación de
caracterización física, térmica y microestructural con nuevos agentes modificadores. Asimismo,
Fernández y Lima (2024) destacan la importancia de la replicabilidad de métodos en estudios de
materiales compuestos bio-inspirados. Estas obras indican una creciente necesidad de vincular el
análisis experimental con criterios de aplicabilidad real, bajo estándares técnicos normativos.
El presente estudio se sitúa dentro de este marco y aporta al cuerpo de conocimiento regional al aplicar
un tratamiento combinado (NaOH + Al₂O₃) a residuos de Pinus montezumae, acompañando esta
intervención con un análisis cuantitativo morfológico y físico-mecánico con base en normas ASTM y
NMX. Esta integración metodológica y contextual representa un avance relevante frente a estudios que
se han limitado a explorar efectos térmicos o estructurales de forma aislada.
Marco teórico
Problemática ambiental y técnica del aserrín
El aserrín es un residuo lignocelulósico generado en grandes volúmenes por la industria maderera, con
alto potencial de aprovechamiento en la construcción. En México, tan solo en el estado de Hidalgo, se
estima una producción anual de más de 25,000 toneladas de residuos de Pinus montezumae derivados
de actividades de aserrado y transformación primaria (Flores-López et al., 2020).
Apesar de su abundancia y bajo costo, su implementación como componente de mezclas cementantes
enfrenta desafíos técnicos importantes, como su alta higroscopicidad, escasa estabilidad dimensional,
y limitada adherencia con matrices minerales (Ramírez & Díaz, 2019; Ghafor et al., 2021).
Diversos estudios han identificado que el uso directo de aserrín sin pretratamiento puede ocasionar
baja cohesión interna, aumento en la absorción de agua, y debilitamiento estructural, lo que restringe
su aplicabilidad en elementos constructivos durables (Gómez-Pulido et al., 2020). Esto ha motivado la
pág. 6477
búsqueda de estrategias que modifiquen su comportamiento superficial y mejoren su compatibilidad
con materiales inorgánicos como el cemento o la cal.
Tratamientos químicos previos (álcalis y óxidos metálicos)
Una de las estrategias más comunes para mejorar la interacción del aserrín con matrices cementantes
es el tratamiento alcalino, particularmente con soluciones de hidróxido de sodio (NaOH). Esta técnica
busca eliminar parcialmente lignina, hemicelulosa y otros componentes amorfos, permitiendo una
mayor exposición de la celulosa cristalina (Zhang et al., 2021). Al aumentar la porosidad, se mejora el
anclaje fisicoquímico del residuo en la matriz (Singh et al., 2019). Sin embargo, concentraciones
superiores al 5 % de NaOH pueden degradar la estructura fibrilar, debilitando el material tratado
(Mansour et al., 2014), por lo que el diseño del tratamiento debe considerar este equilibrio.
Más recientemente, se ha comenzado a explorar la impregnación con óxidos metálicos como técnica
de funcionalización superficial. En particular, el óxido de aluminio (Al₂O₃) ha demostrado beneficios
notables: favorece la adhesión superficial al generar enlaces con grupos hidroxilo de la celulosa,
mejora la resistencia a la humedad al reducir la energía superficial del aserrín, y contribuye a una
mayor estabilidad térmica del compuesto (Li et al., 2020).
El Al₂O₃ fue elegido en este estudio por su bajo costo, disponibilidad comercial y biocompatibilidad,
además de mostrar mejores resultados que otros óxidos como SiO₂ o TiO₂ en aplicaciones con residuos
vegetales (Zhao et al., 2024).
Experiencias regionales y brechas de investigación
A nivel internacional, se han reportado avances importantes. En el sudeste asiático, Roslan et al.
(2020) desarrollaron bloques ligeros a partir de aserrín de palma, logrando una reducción del 25 % en
peso y mejoras térmicas sin afectar la trabajabilidad. En India, Singh et al. (2019) lograron una mejora
del 18 % en cohesión al tratar el aserrín con NaOH. En Europa, Hughes y Ferreiro (2018) analizaron
fibras tratadas con álcalis y aditivos como meta caolín, obteniendo mejoras en su integración con
matrices geo poliméricas.
En contraste, la literatura en América Latina sigue siendo limitada. Ortega et al. (2022) y Farias et al.
(2023) documentan resultados prometedores al aplicar tratamientos químicos a residuos vegetales para
uso en morteros ecológicos. Sin embargo, la mayoría de los estudios mexicanos —como los de
búsqueda de estrategias que modifiquen su comportamiento superficial y mejoren su compatibilidad
con materiales inorgánicos como el cemento o la cal.
Tratamientos químicos previos (álcalis y óxidos metálicos)
Una de las estrategias más comunes para mejorar la interacción del aserrín con matrices cementantes
es el tratamiento alcalino, particularmente con soluciones de hidróxido de sodio (NaOH). Esta técnica
busca eliminar parcialmente lignina, hemicelulosa y otros componentes amorfos, permitiendo una
mayor exposición de la celulosa cristalina (Zhang et al., 2021). Al aumentar la porosidad, se mejora el
anclaje fisicoquímico del residuo en la matriz (Singh et al., 2019). Sin embargo, concentraciones
superiores al 5 % de NaOH pueden degradar la estructura fibrilar, debilitando el material tratado
(Mansour et al., 2014), por lo que el diseño del tratamiento debe considerar este equilibrio.
Más recientemente, se ha comenzado a explorar la impregnación con óxidos metálicos como técnica
de funcionalización superficial. En particular, el óxido de aluminio (Al₂O₃) ha demostrado beneficios
notables: favorece la adhesión superficial al generar enlaces con grupos hidroxilo de la celulosa,
mejora la resistencia a la humedad al reducir la energía superficial del aserrín, y contribuye a una
mayor estabilidad térmica del compuesto (Li et al., 2020).
El Al₂O₃ fue elegido en este estudio por su bajo costo, disponibilidad comercial y biocompatibilidad,
además de mostrar mejores resultados que otros óxidos como SiO₂ o TiO₂ en aplicaciones con residuos
vegetales (Zhao et al., 2024).
Experiencias regionales y brechas de investigación
A nivel internacional, se han reportado avances importantes. En el sudeste asiático, Roslan et al.
(2020) desarrollaron bloques ligeros a partir de aserrín de palma, logrando una reducción del 25 % en
peso y mejoras térmicas sin afectar la trabajabilidad. En India, Singh et al. (2019) lograron una mejora
del 18 % en cohesión al tratar el aserrín con NaOH. En Europa, Hughes y Ferreiro (2018) analizaron
fibras tratadas con álcalis y aditivos como meta caolín, obteniendo mejoras en su integración con
matrices geo poliméricas.
En contraste, la literatura en América Latina sigue siendo limitada. Ortega et al. (2022) y Farias et al.
(2023) documentan resultados prometedores al aplicar tratamientos químicos a residuos vegetales para
uso en morteros ecológicos. Sin embargo, la mayoría de los estudios mexicanos —como los de
pág. 6478
Ramírez y Díaz (2019)— se enfocan en fibras naturales sin pretratamiento, lo que ha arrojado
resultados limitados en cuanto a durabilidad, adherencia y resistencia mecánica. Este vacío técnico
impide aún el escalamiento de soluciones basadas en residuos como el aserrín de Pinus montezumae.
Además, otros métodos como la carbonización térmica han mostrado mejoras en estabilidad
dimensional, pero provocan una reducción crítica en la cohesión interna del residuo (Zulkifli et al.,
2021). También se han evaluado tratamientos con ácidos minerales (HCl, H₂SO₄), pero estos generan
una degradación acelerada de la matriz celulósica, disminuyendo drásticamente la resistencia del
compuesto (Mansour et al., 2014).
Bases normativas y tecnológicas para el estudio
La aplicabilidad técnica del aserrín tratado en compuestos cementantes debe evaluarse con base en
normas como la ASTM D1037 (para paneles lignocelulósicos), la ASTM C140 (para resistencia y
absorción de unidades de mampostería) y la norma mexicana NMX-C-414 (para agregados no
convencionales). Estudios recientes (Hassan et al., 2022) subrayan que el éxito en propuestas de
innovación con residuos depende no solo de la caracterización morfológica, sino también de
protocolos experimentales reproducibles, que incluyan análisis comparativos y estandarización de
variables.
Conexión con la hipótesis del presente estudio
Estudios previos (Li et al., 2020; Zhang et al., 2021) respaldan que la combinación de tratamientos
alcalinos con funcionalización por óxidos metálicos puede mejorar la adherencia, estabilidad y
compatibilidad del aserrín con matrices minerales. Sin embargo, ninguno de estos estudios ha aplicado
esta estrategia combinada en aserrín de Pinus montezumae para su uso como reemplazo parcial de
agregado fino en morteros o bloques cementantes, ni ha incorporado una caracterización integral que
combine análisis SEM con procesamiento digital cuantitativo. Este trabajo busca cubrir dicha brecha,
proponiendo una metodología replicable con potencial técnico y ambiental.
Ramírez y Díaz (2019)— se enfocan en fibras naturales sin pretratamiento, lo que ha arrojado
resultados limitados en cuanto a durabilidad, adherencia y resistencia mecánica. Este vacío técnico
impide aún el escalamiento de soluciones basadas en residuos como el aserrín de Pinus montezumae.
Además, otros métodos como la carbonización térmica han mostrado mejoras en estabilidad
dimensional, pero provocan una reducción crítica en la cohesión interna del residuo (Zulkifli et al.,
2021). También se han evaluado tratamientos con ácidos minerales (HCl, H₂SO₄), pero estos generan
una degradación acelerada de la matriz celulósica, disminuyendo drásticamente la resistencia del
compuesto (Mansour et al., 2014).
Bases normativas y tecnológicas para el estudio
La aplicabilidad técnica del aserrín tratado en compuestos cementantes debe evaluarse con base en
normas como la ASTM D1037 (para paneles lignocelulósicos), la ASTM C140 (para resistencia y
absorción de unidades de mampostería) y la norma mexicana NMX-C-414 (para agregados no
convencionales). Estudios recientes (Hassan et al., 2022) subrayan que el éxito en propuestas de
innovación con residuos depende no solo de la caracterización morfológica, sino también de
protocolos experimentales reproducibles, que incluyan análisis comparativos y estandarización de
variables.
Conexión con la hipótesis del presente estudio
Estudios previos (Li et al., 2020; Zhang et al., 2021) respaldan que la combinación de tratamientos
alcalinos con funcionalización por óxidos metálicos puede mejorar la adherencia, estabilidad y
compatibilidad del aserrín con matrices minerales. Sin embargo, ninguno de estos estudios ha aplicado
esta estrategia combinada en aserrín de Pinus montezumae para su uso como reemplazo parcial de
agregado fino en morteros o bloques cementantes, ni ha incorporado una caracterización integral que
combine análisis SEM con procesamiento digital cuantitativo. Este trabajo busca cubrir dicha brecha,
proponiendo una metodología replicable con potencial técnico y ambiental.