UTILIZACIÓN DEL GRAFENO PARA
MEJORAR PROPIEDADES MECÁNICAS
DEL CONCRETO F'C = 210 KG/CM2 EN EL
PERÚ
USE OF GRAPHENE TO IMPROVE THE MECHANICAL
PROPERTIES OF CONCRETE F'C = 210 KG/CM2 IN
PERU
Franklyn Jonathan Vargas Rodríguez
Universidad César Vallejo, Perú
Luis Alfonso Juan Barrantes Mann
Universidad César Vallejo, Perú

pág. 3537
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i6.21460
Utilización del Grafeno Para Mejorar Propiedades Mecánicas del Concreto
F'c = 210 Kg/Cm2 en el Perú
Franklyn Jonathan Vargas Rodríguez 1
fvargasr9@ucvvirtual.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-0779-3846
Universidad César Vallejo
Lima- Perú
Luis Alfonso Juan Barrantes Mann
abarrantesma@ucvvirtual.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-2026-0411
Universidad César Vallejo
Lima- Perú
RESUMEN
El presente estudio responde a la urgencia de optimizar el desempeño del concreto en regiones de alta
actividad sísmica. La meta principal consistió en potenciar las prestaciones mecánicas de una mezcla
estándar (f'c=210 kg/cm2) mediante la inclusión de grafeno en dosis de 0,01%, 0,05% y 0,1%. Se siguió
un protocolo experimental de corte cuantitativo y aplicado, sometiendo a ensayo 108 probetas
(cilíndricas y prismáticas) en intervalos de 7, 14 y 28 días. Los hallazgos indicaron que, si bien la mezcla
de referencia lideró la carga axial (244,57 kg/cm2) gracias a la calidad del agregado, todos los prototipos
con nanoaditivos cumplieron la normativa. En contraste, se registró un repunte significativo en el
comportamiento a flexión y tracción, donde la dosificación de 0,1% destacó con 96,13 y 19,85 kg/cm2
respectivamente. Se concluye que el grafeno actúa selectivamente: no supera la compresión del patrón,
pero incrementa notablemente la ductilidad y tenacidad, validando su viabilidad técnica
Palabras clave: concreto, grafeno, propiedades mecánicas, resistencia a la compresión, resistencia a la
tracción
1 Autor principal
Correspondencia: fvargasr9@ucvvirtual.edu.pe

pág. 3538
Use of Graphene to Improve the Mechanical Properties of Concrete F'c =
210 Kg/Cm2 in Peru
ABSTRACT
This study responds to the urgent need to optimize concrete performance in regions with high seismic
activity. The main goal was to enhance the mechanical properties of a standard mix (f'c=210 kg/cm²)
by adding graphene in doses of 0,01%, 0,05%, and 0,1%. A quantitative and applied experimental
protocol was followed, testing 108 specimens (cylindrical and prismatic) at intervals of 7, 14, and 28
days. The findings indicated that, although the reference mixture led the axial load (244,57 kg/cm2)
thanks to the quality of the aggregate, all prototypes with nanoadditives complied with the regulations.
In contrast, a significant increase was recorded in flexural and tensile behavior, where the 0,1% dosage
stood out with 96,13 and 19,85 kg/cm2, respectively. It is concluded that graphene acts selectively: it
does not exceed the compression of the standard, but it significantly increases ductility and toughness,
validating its technical viability
Keywords: compressive strength, concrete, graphene, mechanical properties, tensile strength
Artículo recibido 14 octubre 2025
Aceptado para publicación: 28 noviembre 2025

pág. 3539
INTRODUCCIÓN
El concreto es un material constructivo muy utilizado por su disponibilidad y versatilidad. Pero su
comportamiento mecánico tiene restricciones que afectan la vida útil y la seguridad de las estructuras.
Ante el interés de crear materiales más sustentables y amigables con el ambiente, el grafeno es un
posible candidato para mejorar el concreto. Por lo cual, esta investigación busca determinar el efecto
del grafeno en el concreto. La optimización de los materiales constructivos permite desarrollar
infraestructuras más seguras y duraderas.
Para Sing et al. (2024), el grafeno se está estableciendo como un material prometedor para mejorar
cuantitativamente el concreto. Estudios llevados a cabo en otros países (China, Reino Unido, etc.) han
demostrado que al mezclar grafeno con el concreto se puede aumentar en un 30% su resistencia a la
compresión.
Conforme con Herrera et al. (2022), existe un interés creciente en el contexto latinoamericano por
aprovechar las ventajas del grafeno en el sector de infraestructura y edificación. Un caso destacado se
encuentra en Brasil, donde los ensayos experimentales con óxido de grafeno arrojaron mejoras
sustanciales en el desempeño mecánico: la capacidad de carga axial se elevó un 42,4%, mientras que el
comportamiento a tracción (o tracción por compresión) repuntó un 69,7%. Los autores atribuyen este
fenómeno a la morfología del nanomaterial, cuya vasta superficie específica optimiza la dispersión y
fortalece la interfaz química entre la matriz de cemento y sus componentes.
Asimismo, según Gutiérrez et al. (2022), la construcción en México tiene serios problemas de
durabilidad de materiales y resistencia de estructuras de concreto, sobre todo en zona altamente sísmica
y por ello se deben emplear materiales que mejoren su resistencia ante fuerzas sísmicas y la durabilidad
de las estructuras. En este sentido, el grafeno se ha propuesto como un aditivo capaz de mejorar el
concreto.
La adición de grafeno al concreto requiere de materiales más resistentes y, por ende, se pueden construir
infraestructuras que demanden mayor resistencia estructural por las exigencias mecánicas. Es por ello
que en la búsqueda de tales materiales se tiene en cuenta el grafeno, material nuevo en nuestro país que
está siendo estudiado inicialmente para probar sus beneficios en propiedades como tensión, flexión y
compresión.

pág. 3540
Por todo lo descrito anteriormente, se efectuó a mencionar el problema general:
• ¿Cómo mejoraría las propiedades mecánicas del concreto f'c = 210 kg/cm2 utilizando el grafeno en
el Perú?
Esta investigación se justifica desde diferentes perspectivas fundamentales. En primer lugar, surge de
la necesidad de reducir el consumo de recursos no renovables, específicamente los agregados
convencionales, buscando materiales nanotecnológicos avanzados con mejores propiedades mecánicas.
Lo que se busca es que al mezclarse estos materiales, en especial el grafeno, en un concreto f'c = 210
kg/cm2, se logre optimizar como nunca antes sus resistencias. Básicamente, la incorporación de grafeno
podría mejorar en gran medida las propiedades mecánicas del concreto, lo que representa una solución
muy factible para la construcción de infraestructuras que sean más resistentes y perdurables,
especialmente en regiones susceptibles a sismos. Socialmente, esta innovación puede hacer más seguras
las edificaciones, dar una respuesta y reducir riesgos en caso de emergencias como sismos, mejorando
el bienestar de las comunidades vulnerables. Esta investigación se convierte en una solución aplicable
en viviendas y obras públicas, poniendo al alcance materiales constructivos de alta calidad.
Metodológicamente, se manipulará la variable independiente, grafeno (aditivo natural mineral) y su
porcentaje ne la mezcla, y así determinar mediante ensayos estandarizados si realmente mejora las
propiedades y resistencias del concreto.
Se tuvo como objetivo general: Mejorar las propiedades mecánicas del concreto f'c = 210 kg/cm2
utilizando del grafeno en el Perú.
Mientras que por hipótesis general: Con la utilización del grafeno mejora las propiedades mecánicas
del concreto f'c = 210 kg/cm2 en Perú.
METODOLOGÍA
Tipo y diseño de investigación
De acuerdo con la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (2018), la
investigación es de tipo aplicada, orientándose a la aplicación del conocimiento científico para satisfacer
necesidades específicas o resolver problemas concretos en contextos particulares.

pág. 3541
Se adoptó un enfoque cuantitativo, asimismo, Hernández y Mendoza (2023) encontraron que este
método se refiere al manejo de datos que surgen de análisis numéricos y matemáticos para descubrir
tendencias, relaciones y poder hacer generalizaciones de una muestra a una población. Este método se
distingue por su rigor estadístico, la medición objetiva de los fenómenos y el uso de instrumentos
estructurados (cuestionarios).
Según Reyes (2022), se utilizó un diseño experimental en la investigación, manipulando en condiciones
controladas un agente externo para determinar el efecto sobre el problema estudiado.
El alcance de la presente investigación fue explicativo, Reyes (2022) explica que, este tipo de alcance
busca entender cómo se relacionan las cosas en términos de causa y efecto. Busca explicar el porqué o
el cómo de algo.
Población, muestra y muestreo
Siguiendo los lineamientos de Arias y Covinos (2021), quienes describen la población como la totalidad
de unidades de análisis con rasgos comunes, para esta investigación se utilizaron probetas de diferentes
concretos f'c=210 kg/cm² con 0,01%, 0,05% y 0,1% de grafeno.
La muestra se ajusta a una muestra representativa de la población (Medina et al., 2023). Para ello se
emplearon 108 probetas de diferentes concretos mezclados con f'c=210 kg/cm² y 0,01%, 0,05% y 0,1%
de grafeno.
Tabla 1 muestra del estudio
Grafeno
Días 0 % 0,01% 0,05% 0,1% Total
7 9 9 9 9 36
14 9 9 9 9 36
28 9 9 9 9 36
Total 108
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Se ejecutó la observación directa, que, de acuerdo con Ñaupas et al. (2023), consiste en la observación
y el registro sistemático del comportamiento o los fenómenos en su contexto natural sin intermediarios
ni filtros.

pág. 3542
En cuanto al instrumento se utilizó la ficha de observación, que, de acuerdo con Medina et al. (2023),
es un formato estructurado para registrar de forma minuciosa la información y los detalles observados
durante el proceso de observación, permitiendo organizar y analizar con precisión la información
recopilada.
Aspectos éticos
En el desarrollo del presente trabajo se respetó el código de ética de la Universidad César Vallejo, como
lo establece la Resolución de Comisión Universitaria N° 0262-2020-UCV. También aseguró el
reconocimiento adecuado de las ideas ajenas mediante la cita de la fuente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla 2 dosificación de materiales por m3
Material Cantidad por Peso (kg) Cantidad por Volumen (m3)
Cemento (Tipo I) 342,31 0,228
Agua 215,58 0,216
Arena 1168,11 0,729
Piedra 577,75 0,424
Bolsas de Cemento/m³ 8,05
Litros de Agua/Bolsa de Cemento 26,77
Proporción Volumétrica (C:A:P) 1: 3,19: 1,86
Relación Agua/Cemento (A/C) por peso 0,63
En esta tabla se muestra la dosificación de materiales por metro cúbico de concreto, para obtener una
mezcla donde sus componentes estén equilibrados y sean duraderos.

pág. 3543
Para producir un metro cúbico de concreto se necesitan 342,31 kg de cemento Tipo I, 215,58 kg de
agua, 1168,11 kg de arena y 577,75 kg de piedra, que equivalen a 0,228 m³, 0,216 m³, 0,729 m³ y 0,424
m³, respectivamente. Finalmente, la relación AC de 0.63 representa un punto óptimo de equilibrio entre
manejabilidad y durabilidad sin agregar exceso de agua que pueda afectar la resistencia del concreto
endurecido. En resumen, la tabla es una guía técnica para preparar concreto estructural de calidad,
economizando materiales y garantizando su rendimiento en obra.
Resultados mecánicos de la prueba de compresión
Tabla 3 resultados del ensayo de resistencia a la compresión del concreto patrón
Edad
de
Curad
o
(días)
N° de
Especímene
s
Diámetro
Promedi
o (cm)
Área
Promedi
o (cm2)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistenci
a de
Concreto
Promedio
(kg/cm2)
Cumplimient
o f′c de 210
kg/cm2
7 3 10,05 79,30 10680,33 132,72 63,20 %
14 3 10,16 81,38 17709,00 235,18 111,99 %
28 3 10,09 80,01 19305,00 244,57 116,46 %
Al analizar el comportamiento de la mezcla de referencia, se observa una evolución favorable que
excede los parámetros de diseño estipulados. Durante la primera etapa evaluada (7 días), se obtuvo un
valor medio de 132,72 kg/cm2, cifra que constituye un 63,20% del f'c objetivo (210 kg/cm2).
Posteriormente, se registró un incremento sustancial en la capacidad de carga; al llegar a los 14 días, la
muestra no solo alcanzó, sino que superó la meta, logrando 235,18 kg/cm2 (111,99% de cumplimiento).
Finalmente, al término del periodo estándar de 28 días, el concreto consolidó un promedio de 244,57
kg/cm2, lo cual se traduce en un superávit del 16,46% respecto a la resistencia proyectada.

pág. 3544
Tabla 4 resultados del ensayo de resistencia a la compresión del concreto con 0,01% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia
de Concreto
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210
kg/cm²
7 3 10,12 80,49 9726,33 120,83 57,54%
14 3 10,12 80,47 15755,00 195,81 93,24%
28 3 10,11 80,22 18616,67 232,02 110,49%
Al examinar el Grupo Experimental 01, modificado con un 0,01% de grafeno, se evidencia una
progresión de carga favorable. Inicialmente, a la semana de edad, la muestra reportó un esfuerzo medio
de 120,83 kg/cm2 (57,54% del f'c esperado). No obstante, hacia los 14 días el fraguado permitió un salto
cuantitativo hasta los 195,81 kg/cm2, cubriendo ya el 93,24% de la meta. El proceso culminó a los 28
días con un valor de rotura de 232,02 kg/cm2; esto confirma que, aun con la dosis mínima de aditivo,
es posible rebasar el diseño normativo (210 kg/cm2) en un 10,49%.
Tabla 5 resultados del ensayo de resistencia a la compresión del concreto con 0,05% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia de
Concreto
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210
kg/cm²
7 3 10,04 79,20 10792,67 136,26 64,89 %
14 3 10,10 80,09 15455,00 192,72 91,77 %
28 3 10,10 80,17 18403,33 229,55 109,31 %
En lo que respecta a la dosificación de 0,05% de grafeno (Grupo Experimental 02), se aprecia un
arranque vigoroso. Durante la primera semana, la muestra alcanzó los 136,26 kg/cm2 (64,89% del
requerimiento), superando en ese instante el desempeño inicial de las mezclas previas. A los 14 días, la
evolución continuó hasta los 192,72 kg/cm2.

pág. 3545
Finalmente, al concluir el ciclo de 28 días, se validó una resistencia media de 229,55 kg/cm2. Si bien
esto garantiza un cumplimiento del 109,31% sobre el f'c objetivo, es interesante notar que el valor final
resultó levemente menor al pico obtenido con la dosis de 0,01%, sugiriendo un punto de inflexión en la
eficiencia del aditivo.
Tabla 6 resultados del ensayo de resistencia a la compresión del concreto con 0,05% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia de
Concreto
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento f′c
de 210 kg/cm²
7 3 10,16 81,07 11621,33 143,18 68,18 %
14 3 10,13 80,65 16676,00 204,10 97,19 %
28 3 10,07 79,67 17871,33 224,27 106,80 %
En la tabla se muestran los datos del Grupo Experimental 03, la mayor dosis de 0,1% de grafeno. Este
grupo fue el que mostró el primer desarrollo más rápido, logrando 143,18 kg/cm² a los 7 días, es decir,
el 68,18% de la resistencia de diseño. A los 14 días se acercó casi por completo a la resistencia de
diseño, 206,10 kg/cm², 98,14%. Sin embargo, a los 28 días la resistencia media fue de 224,27 kg/cm²,
un 6,80% superior al diseño. La resistencia final a los 28 días es la menor de los tres grupos
experimentales, aunque sigue cumpliendo con las exigencias estructurales.
Resultados mecánicos de la prueba de flexión
Tabla 7 Resultados del ensayo de resistencia a la flexión del concreto patrón
Edad de
Curado (días)
N° de
Especímenes
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Módulo
de Rotura
Promedio
(kg/cm2)
Cumplimiento
de RC de 210
kg/cm2
Ubicación de
Falla
7 3 1270,00 27,16 13% Tercio Central
14 3 3345,00 71,47 34% Tercio Central
28 3 4231,67 91,63 44% Tercio Central

pág. 3546
Por otro lado, el análisis del módulo de rotura (MR) evidencia una maduración estructural muy positiva.
Si bien se partió de una carga inicial de 27,16 kg/cm² a la semana de edad, la evolución del material
permitió alcanzar los 91,63 kg/cm² al finalizar los 28 días. Este resultado final es destacable: representa
cerca del 44% del valor de diseño. Dado que el concreto convencional suele ser débil ante esfuerzos de
tracción, estos datos confirman que la inclusión de nanoaditivos (grafeno) refuerza significativamente
la matriz cementante frente a la fisuración.
Tabla 8 resultados del ensayo de resistencia a la flexión del concreto con 0,01% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Módulo de
Rotura
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento de RC
de 210 kg/cm²
Ubicación de
Falla
7 3 1274,28 27,36 13,03 % Tercio Central
14 3 2691,97 58,11 27,67 % Tercio Central
28 3 4251,37 91,19 43,42 % Tercio Central
El análisis final a los 28 días arrojó un dato sobresaliente: el concreto alcanzó un esfuerzo de rotura de
91,19 kg/cm². Este valor es significativo porque establece una relación del 43,42% respecto al f'c de
diseño. Si se contrasta con la bibliografía estándar, donde la resistencia a la tracción apenas llega al 10-
15% de la compresión, el resultado evidencia una mejora sustancial. Esta capacidad final fue producto
de una evolución constante, partiendo de 27,36 kg/cm² en la primera semana y ascendiendo a 58,11
kg/cm² a los 14 días.
Tabla 9 resultados del ensayo de resistencia a la flexión del concreto con 0,05% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Carga Máxima
Promedio (kg)
Módulo de
Rotura Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento de
RC de 210
kg/cm²
Ubicación de
Falla
7 3 1274,84 26,76 12,74 % Tercio Central
14 3 3356,36 72,89 34,71 % Tercio Central
28 3 4248,55 93,46 44,50 % Tercio Central

pág. 3547
A los 7 días se obtuvo una presión de 26,76 kg/cm², similar al grupo anterior. Sin embargo, a los 14 días
se obtuvo una mejor evolución, logrando 72,89 kg/cm² con menor dispersión entre las muestras. A los
28 días, el módulo de ruptura promedio fue de 93.46 kg/cm², un 44.50% del f'c de diseño. Esto
demuestra que al aumentar la dosis al 0,05%, la matriz cementicia mejora su cohesión interna y, por lo
tanto, puede soportar mayores esfuerzos de tensión en la fibra inferior de la viga.
Tabla 10 resultados del ensayo de resistencia a la flexión del concreto con 0,1% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Módulo de
Rotura
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento de RC
de 210 kg/cm²
Ubicación de
Falla
7 3 1312,67 27,38 13,04 % Tercio Central
14 3 3408,33 73,07 34,79 % Tercio Central
28 3 4455,00 96,13 45,78 % Tercio Central
Este grupo obtuvo los valores más altos en todas las edades analizadas. A los 7 días se obtuvo una
resistencia de 27,38 kg/cm² y a los 14 días 73,07 kg/cm², lo que representa un aumento en la resistencia
a la flexión. Finalmente, a los 28 días se obtuvo el módulo de ruptura más alto de toda la investigación,
con 96,13 kg/cm², que corresponde al 45,78% de la resistencia a la compresión de diseño. Esto
demuestra que la dosis del 0,1% es la que optimiza la resistencia a la flexión, posiblemente porque se
logra una mejor dispersión del nanomaterial conectando mejor las microfisuras.
Resultados mecánicos de la prueba de tracción
Tabla 11 resultados del ensayo de resistencia a la tracción del concreto patrón
Edad
de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia a
Tracción
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210 kg/cm²
7 3 10,17 81,18 9721,29 30,31 14,43 %
14 3 10,10 80,12 11431,02 36,01 17,15 %
28 3 10,20 81,71 14276,02 44,33 21,11 %

pág. 3548
La Muestra Patrón arrojó una alta resistencia a la tensión para un concreto f'c=210 a los 28 días, con
44,33 kg/cm², que corresponde al 21,11% de f'c; esto puede deberse a que los testigos son muy pequeños
(4"x8"), lo que tiende a dar resistencias aparentes mayores.
Tabla 12 resultados del ensayo de resistencia a la tracción del concreto con 0,01% de grafeno
Edad
de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia a
Tracción
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210 kg/cm²
7 3 15,27 183,05 9943,59 13,63 6,49 %
14 3 15,27 183,05 11680,85 16,01 7,62 %
28 3 15,27 183,05 14342,31 19,65 9,36 %
Con 0,01% de grafeno y utilizando cilindros estándar de 6"x12" (15 cm de diámetro), la resistencia a la
tensión llegó a 19,65 kg/cm² a los 28 días. Este valor corresponde al 9,36% del f'c, lo que está dentro
del rango normal que se espera para la resistencia a la tensión del concreto (8-12% del f'c).
Tabla 13 resultados del ensayo de resistencia a la tracción del concreto con 0,05% de grafeno
Edad
de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia a
Tracción
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210 kg/cm²
7 3 15,27 183,05 9992,20 13,69 6,52 %
14 3 15,27 183,05 11624,76 15,93 7,59 %
28 3 15,27 183,05 14413,69 19,75 9,40 %
Para la dosis de 0,05%, se obtuvieron resultados similares al grupo de 0,01%, logrando una resistencia
de 19,75 kg/cm² a los 28 días. Aunque la carga aplicada fue ligeramente mayor, la resistencia calculada
es prácticamente la misma, lo que demuestra la repetibilidad del material con esta composición.

pág. 3549
Tabla 14 resultados del ensayo de resistencia a la tracción del concreto con 0,1% de grafeno
Edad de
Curado
(días)
N° de
Especímenes
Diámetro
Promedio
(cm)
Área
Promedio
(cm²)
Carga
Máxima
Promedio
(kg)
Resistencia a
Tracción
Promedio
(kg/cm²)
Cumplimiento
f′c de 210
kg/cm²
7 3 15,27 183,05 10.040,80 13,76 6,55 %
14 3 15,27 183,05 11.681,87 16,01 7,62 %
28 3 15,27 183,05 14.485,07 19,85 9,45 %
La dosificación del 0,1% de grafeno mostró la mayor resistencia a la tracción entre los grupos
experimentales, alcanzando un valor de 19,85 kg/cm² a los 28 días. Aunque la mejora en comparación
con las otras dosis de grafeno es marginal, se confirma que esta concentración tiende a optimizar de
manera leve las propiedades mecánicas evaluadas en cilindros estándar.
DISCUSIÓN
Los resultados de esta investigación experimental verificaron que la adición de grafeno mejoró las
propiedades mecánicas del concreto f'c = 210 kg/cm². Se confirmó que la calidad de los materiales
pétreos de base afecta el desempeño del nanomaterial. En un primer momento, el análisis de los
agregados arrojó un ambiente propicio para la reacción química. Los agregados grueso y fino arrojaron
pesos específicos SSS de 2,72 y 2,67, respectivamente, lo que denota alta densidad y resistencia propia.
Además, la baja absorción, de 0,25% para la piedra y 0,66% para la arena, aseguró que el agua de
diseño no fuera absorbida por los agregados, quedando totalmente disponible para la hidratación del
cemento y la dispersión de las nanopartículas de grafeno en dosis de 0,01%, 0,05% y 0,1%. Además,
la granulometría de la arena (módulo de finura de 2,96 y 8,74% de finos que pasan por la malla N° 100)
generó una matriz compacta que permitió la refuerzo a nanoescala.
Comportamiento que apoya teóricamente lo que plantean Salami et al. (2023), que la estructura
hexagonal y la gran superficie específica del grafeno favorecen la interacción física y química en la
pasta de cemento.

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Que en el árido utilizado exista un 8,74% de partículas finas apoya esta hipótesis. El grafeno actuó
como refuerzo mecánico por su alta resistencia y, al llenar los espacios nanométricos que las partículas
finas del árido no alcanzan a sellar, densificó la microestructura del concreto.
Al evaluar la efectividad del refuerzo con grafeno sobre el diseño base, los datos arrojaron una
conclusión particular. Al finalizar el periodo estándar de hidratación (28 días), la mezcla de referencia
(exenta de nanomateriales) conservó la primacía en cuanto a carga axial. Este grupo consolidó un
esfuerzo máximo promedio de 244,57 kg/cm², superando así a las dosificaciones experimentales en este
parámetro específico. Por otro lado, las mezclas de prueba sobrepasaron su resistencia de diseño, pero
esta fue disminuyendo a medida que aumentaba la dosificación del nanomaterial, obteniéndose 232,02
kg/cm² para el 0,01%, 229,55 kg/cm² para el 0,05% y 224,27 kg/cm² para el 0,1%. Los resultados
muestran que, aunque se aseguró el cumplimiento normativo con un superávit de resistencia mayor al
6% en el peor caso, la adición de grafeno no generó un incremento inmediato respecto al concreto
ordinario preparado con los agregados.
Al compararlos con los antecedentes de la investigación, se encuentra una gran diferencia con los
resultados de Huertas (2025), que logró aumentar en un 17% la resistencia a la compresión sustituyendo
el cemento por un 0,1% de grafeno, alcanzando 248 kg/cm². Así mismo, los resultados son distintos a
lo informado por Roa (2023), donde usó mortero y óxido de grafeno al 0,05%, mejorando en un 20%
con respecto a las muestras control. La variación en los resultados actuales indica que la alta calidad y
densidad de los agregados permitieron que la mezcla patrón por sí sola creara una matriz de alta
resistencia. Esto ha disminuido el margen de mejora que normalmente el grafeno proporciona en
compuestos inferiores o en mezclas con porosidad inicial elevada.
Para el segundo objetivo específico, mejorar la resistencia a la flexión del concreto al incorporar
grafeno, en los ensayos a los 28 días de curado se observó una tendencia favorable de la carga en función
de la dosificación del nanomaterial. La muestra de control arrojó un módulo de ruptura promedio de
91,63 kg/cm². La adición de 0,01% no arrojó diferencia estadísticamente significativa (91,19 kg/cm²).
Sin embargo, al aumentar la concentración a 0,05% y 0,1%, los valores se incrementaron
paulatinamente hasta 93,46 kg/cm² y 96,13 kg/cm², respectivamente.

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Es importante señalar que estos valores correspondieron entre el 43% y el 45,78% de la resistencia de
diseño, muy por encima de la relación teórica usual del 10-15%. Esto demuestra una alteración en la
matriz cementicia que le permite resistir mayores esfuerzos de tensión en la zona de tracción de la viga.
Cuando se compararon estos resultados con la literatura existente, se encontraron similitudes con los
estudios de Chu et al. (2023), donde se logró mejorar la flexión entre un 6,3% y un 22,4% utilizando
óxido de grafeno y encontrando un punto óptimo en 0,06%. Sin embargo, en la presente investigación,
el punto óptimo se localizó en un valor ligeramente superior (0,1%). Pero ambos estudios coinciden en
que estos nanomateriales fortalecen la microestructura y mejoran la ductilidad. Además, los resultados
concuerdan con lo informado por Chaturvedy et al. (2023), quienes evidenciaron que la adición de
nanomateriales de carbono no solo compensa la pérdida de resistencia en concretos modificados, sino
que puede aumentar su módulo de rotura hasta en un 8%. Este resultado es similar al aumento de 4,91%
que se obtuvo en el presente trabajo con la máxima dosis en comparación al patrón, verificando que el
grafeno actúa como refuerzo a tensión.
Respecto a la meta de optimizar el comportamiento a tracción (tercer objetivo), la evidencia recolectada
a los 28 días revela una correlación positiva: a mayor cantidad de grafeno, mayor resistencia. A pesar
de las restricciones para realizar un contraste directo con la mezcla base (debido a variaciones en la
geometría de los especímenes), la evaluación interna de los grupos modificados es contundente. Se
registró un ascenso en el esfuerzo soportado, partiendo de 19,65 kg/cm² en la dosis mínima (0,01%)
hasta alcanzar 19,85 kg/cm² con la concentración máxima (0,1%). Estos resultados sitúan al material
en un rango de eficiencia del 9,36% al 9,45% respecto al f'c de diseño, confirmando que la densificación
por nanoaditivos refuerza la respuesta ante fuerzas de tensión indirecta.
Comparando estos resultados con la literatura, se encuentran coincidencias con los resultados obtenidos
por Hong et al. (2022), que encontraron un aumento del 17% en la resistencia a la tracción al añadir
óxido de grafeno en concentraciones similares. Este incremento se atribuyó a la densificación de la
microestructura y la cristalización de poros nanométricos. Aunque en este estudio la ganancia fue
menor, ambos estudios coinciden en que el nanomaterial funciona como agente cohesivo interno que
disminuye la susceptibilidad al agrietamiento.

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Por otro lado, los resultados difieren un poco de la magnitud de mejora encontrada por Reddy y Prasad
(2023), quienes sí que encontraron mejoras en concretos de alta resistencia. Sin embargo, la tendencia
continúa, lo que demuestra que el grafeno tiene potencial para fortalecer la matriz cementicia bajo
cargas dinámicas y estáticas de tensión.
CONCLUSIONES
Se ha evidenciado que la incorporación de grafeno en mezclas genera una respuesta mecánica
asimétrica. Si bien el esfuerzo axial no superó los valores de la mezcla de referencia, el nanoaditivo sí
logró potenciar las propiedades de tracción y flexión en dosificaciones específicas. Es importante notar
que, independientemente de la variación en la ductilidad, todas las muestras garantizan el cumplimiento
del estándar de diseño (210 kg/cm²). En consecuencia, el valor agregado del grafeno reside en su
capacidad para mejorar el desempeño bajo tensión, más que en la carga compresiva pura.
Respecto al primer objetivo específico, la evidencia experimental contradice la premisa de que el
grafeno supera la resistencia del concreto estándar. Aunque la totalidad de las muestras rebasó el umbral
de diseño (210 kg/cm²), el grupo de control mantuvo el liderazgo con un promedio de 244,57 kg/cm².
Se observó un fenómeno de decrecimiento: al elevar la dosis de nanomaterial, la resistencia descendió
a 232,02 y 224,27 kg/cm² respectivamente. Esto sugiere que, dada la alta calidad de los agregados, el
refuerzo axial es innecesario. Bajo este criterio, la dosificación al 0,01% resulta ser la más eficiente,
pues es la que menos penaliza la resistencia base y conserva un margen de seguridad normativo óptimo.
En cuanto al segundo objetivo específico, se mejoró la resistencia a la flexión solo en concentraciones
>0,01%. Mientras que la dosis mínima y la dosis patrón se comportaron de manera similar, con 91
kg/cm², la adición de 0.1% aumentó el módulo de ruptura a 96.13 kg/cm², un 4.9% más que la muestra
patrón. Esto significa que se necesita una alta concentración del nanomaterial (0,1%) para activar el
mecanismo de puenteo de fisuras y mejorar la tenacidad del concreto en flexión.
Finalmente, para el tercer objetivo específico, se determinó que la adición de grafeno aumentó la
resistencia a la tensión en los grupos experimentales comparables. Se hizo una proporcionalidad entre
la cantidad de grafeno y la capacidad de carga, siendo la dosis del 0,1% la que mejor resultado promedio
dio con 19,85 kg/cm².

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Si bien la comparación directa con el patrón se vio limitada por las diferencias de tamaño en los testigos,
se ha verificado internamente que la dosificación al 0,1% es la que maximiza la cohesión interna y la
resistencia a tensión indirecta del material modificado.
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