LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5098.

DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v4i2.959

Hormigón fresco y su incidencia en sus propiedades
físicas y mecánicas

Fresh concrete and its impact on its physical and mechanical
properties

Edisson Xavier Salinas Villegas

esalinas2137@uta.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-9790-1010

Universidad Técnica de Ambato
Ambato – Ecuador

Adriana Marina Vélez Niacato

avelez5115@uta.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-1697-4785

Universidad Técnica de Ambato
Ambato – Ecuador

Segundo Manuel Espín Lagos

sespin@uta.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-8049-452X

Universidad Técnica de Ambato
Ambato – Ecuador

Diego Rafael Freire Romero

dr.freire@uta.edu.ec
Harbert International Establishment S de RL

Ambato – Ecuador

Artículo recibido: 25 de julio de 2023. Aceptado para publicación: 09 de agosto de 2023.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.

Resumen
En materia de la construcción de edificaciones es de vital importancia la buena calidad de los
materiales que conforman la estructura, es así que la fabricación de un hormigón de calidad
permitirá que la obra materializada garantice seguridad y funcionalidad. El objetivo de esta
investigación fue determinar las características del hormigón en estado fresco, las cuales son de
trascendental importancia, ya que nos brindan conocimiento sobre la calidad y las propiedades
físicas y mecánicas de éste. En base a una dosificación con aplicación del método empírico de
densidad óptima se fabricó una probeta de hormigón simple para un requerimiento de
resistencia de 180Kg/cm2 conforme a lo establecido por la norma NTE INEN 1576, y se
determinaron sus propiedades cualitativas como la consistencia aplicando la normativa NTE
INEN 1578, la docilidad y homogeneidad de la mezcla, así como también las propiedades
cuantitativas del hormigón como la relación agua-cemento, densidad y la resistencia a
compresión a los 14 días de edad, con resultados de 0,6, 2,607Kg/dm3 y 145Kg/cm2
respectivamente, evidenciando que los resultados obtenidos son viables para el uso en obra.

Palabras clave: consistencia, densidad, docilidad, hormigón, resistencia

LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5099.

Abstract
In terms of building construction, the good quality of the materials that make up the structure is
of vital importance, so the manufacture of quality concrete will allow the materialized work to
guarantee safety and functionality. The objective of this research was to determine the
characteristics of concrete in its fresh state, which are of transcendental importance, since they
provide us with knowledge about its quality and its physical and mechanical properties. Based on
a dosage with application of the empirical method of optimal density, a simple concrete specimen
was manufactured for a resistance requirement of 180Kg/cm2 in accordance with the provisions
of the NTE INEN 1576 standard, and its qualitative properties such as consistency were
determined by applying the NTE INEN 1578 standard, the docility and homogeneity of the mix, as
well as the quantitative properties of the concrete such as the water-cement ratio, density and
compressive strength at 14 days of age, with results of 0.6, 2.607 Kg/dm3 and 145Kg/cm2
respectively, evidencing that the results obtained are viable for use on site.

Keywords: consistency, density, docility, concrete, resistance

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Como citar: Salinas Villegas, E. X., Vélez Niacato, A. M., Espín Lagos, S. M., Freire Romero, D. R.
(2023). Hormigón fresco y su incidencia en sus propiedades físicas y mecánicas. LATAM
Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades 4(2), 5098–5110.
https://doi.org/10.56712/latam.v4i2.959

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5100.

INTRODUCCIÓN

El material granular representa el mayor volumen en la mezcla utilizada para fabricar concreto, y
sus propiedades físicas y mecánicas juegan un papel muy importante en él. Este material
granular puede provenir de la destrucción de formaciones rocosas naturales o cantos rodados,
fragmentos selectivos de piedra natural, prismática o redonda, o material artificial (Sánchez, J.
2013).

El cemento Portland es un material que consiste en minerales finamente divididos. Su
composición está conformada principalmente por silicato de aluminio y silicato de calcio, que al
agregar agua al cemento se obtiene una masa que se endurece y logra una resistencia muy alta
(Chiluisa, J. 2014).

La primera referencia moderna al uso del hormigón se remonta a 1760, cuando John Smeaton
en Inglaterra, mientras diseñaba el faro de Eddystone, descubrió que se fabricaba un aglomerante
hidráulico impermeable a partir de una mezcla de caliza calcinada y arcilla (SINC, 2016). En 1824,
el inglés Joseph Aspdin inventó el cemento Portland calcinado, que es una mezcla fina de piedra
caliza y arcilla previamente trituradas. El 21 de octubre de 1824 se le otorgó una patente; A
Joseph se le atribuye la invención del cemento Portland, aunque el método de su fabricación se
mantuvo en secreto y se usó solo para la producción de ladrillos que imitan la piedra. El nombre
“cemento Portland” proviene del color de la piedra caliza arcillosa natural de las canteras
existentes en la península de Portland en el sur de Inglaterra (Espinal, R. 2016).

El hormigón es una piedra artificial creada a partir de la mezcla de cuatro componentes
principales (cemento, agua, arena y grava) en las proporciones adecuadas. Sin embargo,
presenta más ventajas que la piedra natural, y se compone de una pasta o matriz (agua, cemento)
en un volumen del 25%, filler (grava, arena) en un 75% y aire en un volumen del 1 al 3%. Desde el
momento en que lo amasamos, el hormigón se considera fresco hasta que el cemento comienza
a endurecerse y la mezcla pierde su plasticidad. El aire arrastrado (ocluido), que está
naturalmente presente en el concreto, es un aspecto de la investigación en la preparación de
mezclas que pueden afectar la calidad y resistencia del concreto (Medina, p. 2006).

La característica estructural más importante del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos
de compresión, pero resiste muy poco los esfuerzos de tracción, flexión y cortante. Por esta
razón, a menudo se usa en combinación con el acero como refuerzo para que soporte esfuerzos
cuando el hormigón no funciona correctamente (Rochel Awad, 2007).

Desde un punto de vista práctico, el hormigón tiene dos estados principales: un estado fresco o
plástico, que persiste durante todo el período de transporte e instalación y en el que puede
manipularse para encajar en el encofrado, y un estado endurecido, en el que alcanza tal rigidez
que no puede manipularse sin fisuras visibles y se convierte en un elemento sólido que va
adquiriendo resistencia a medida que aumenta el tiempo de fraguado. El hormigón fresco es una
masa heterogénea de fases sólida, líquida y gaseosa, que se distribuyen en proporciones iguales
con una buena mezcla. Esto exhibe propiedades importantes tales como flexibilidad,
trabajabilidad, consistencia y uniformidad. La docilidad depende de varios factores tales como
la cantidad de cemento, agregados y finura. Cuanto mayor sea el hormigón, mayor será la calidad
del hormigón. La cantidad de agua sirve para dar al hormigón una mejor trabajabilidad. Cuanta
más agua, mayor es la plasticidad del hormigón, sin embargo, la resistencia y durabilidad del
hormigón se reducen al ser menos compacto. Después del vertido, el hormigón pasa de un
estado fresco a un estado endurecido, perdiendo gradualmente humedad y ganando dureza. A
medida que el hormigón pasa por este proceso gradual de endurecimiento, cambia de un material

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dúctil a un material sólido a través de un largo y complejo proceso físico y químico llamado
fraguado. (Hm, V., 2014).

Para la mezcla de concreto, el agua debe estar libre de aceites, álcalis, ácidos, sustancias
orgánicas y sales, el agua potable cumple con todos los requisitos. Se puede utilizar agua
industrial si no contiene los componentes anteriores. Las funciones principales del agua en el
concreto son proporcionar hidratación al cemento y mejorar la trabajabilidad del concreto
(Harsem, T. 2002).

El concreto fresco exhibe propiedades plásticas cuando se agrega agua a la mezcla. Una
trabajabilidad suficiente asegura una mezcla adecuada y evita problemas en el sitio. Las
principales características del hormigón fresco:

Consistencia

La propiedad del concreto en una fase mixta para resistir la deformación bajo su propio peso.
Esta consistencia se mide mediante una prueba que utiliza un cono de Abrams, un instrumento
que ayuda a determinar la retracción del hormigón fresco (Diccionario de la Construcción, 2011).

Trabajabilidad

La trabajabilidad es la capacidad del concreto para ser mezclado, procesado y transportado a su
destino sin pérdida de uniformidad. Depende principalmente de su naturaleza anterior y de los
materiales utilizados. Dependiendo del lugar de uso, la mezcla se denomina trabajable.
(Ingeniería Civil, 2011).

Uniformidad

La uniformidad es la condición del hormigón en la que todos sus componentes se distribuyen de
manera uniforme por toda la mezcla de forma que cualquier toma de muestra de diferentes
partes sean prácticamente iguales, esta propiedad se consigue con un amasado apropiado y se
puede mantener con un transporte y colocación adecuado (Notas de Hormigón Armado, 2011).

Segregación

La segregación implica la distribución de los elementos que componen el hormigón. Esta
distribución puede darse de varias formas: la primera se debe a la separación entre los áridos
finos y gruesos, ya que estos últimos se acumulan en el fondo de la mezcla, y la segunda se debe
a la separación de la pasta de cemento y los áridos por exceso de humedad. Las razones de su
aparición en el campo son la mala distribución del tamaño de las partículas, la mala proporción
en la mezcla. Además, este fenómeno en el concreto puede ser causado por un manejo
inadecuado, una colocación incorrecta, una mala mezcla y una vibración excesiva (Ingeniería
Civil, 2011).

Exudación

La exudación también conocida como sangrado es un efecto que se presenta como efecto de
laminación en el concreto cuando se forma una capa de agua en la superficie de la mezcla. La
exudación es normal cuando es muy pequeña y puede ayudar a controlar las grietas que resultan
del encogimiento de la sutura. Por otro lado, una exudación excesiva en la parte superior de la
mezcla puede causar un cambio en la relación agua/cemento, lo que resulta en un cambio en la
reducción de la resistencia superficial y la durabilidad (Notas de Hormigón Armado, 2011).

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El hormigón endurecido es un estado en el que una mezcla plástica pasa de un estado sólido
debido a las reacciones químicas que se producen en ella. En este estado, el hormigón tiene
propiedades muy favorables para la industria de la construcción. Las propiedades del hormigón
endurecido se componen de propiedades físicas y mecánicas. (Castillo, C. 2019)

El hormigón de cemento Portland ofrece hoy en día una amplia gama de posibles aplicaciones.
La diversidad de características abre un amplio abanico de modalidades para la sociedad. Todos
los tipos de hormigón han demostrado a lo largo del tiempo sus propiedades superiores y altos
niveles de durabilidad y resiliencia, lo que se refleja en los avances que ha tenido el hormigón
desde su creación. (Cando, L. 2016)

METODOLOGÍA

Para la realización de esta investigación se utilizó de los siguientes materiales:

Balanza mecánica y electrónica, bandeja y recipientes metálicos, carretilla, pala, palustre, cono
de Abrams, moldes metálicos para muestras de hormigón, flexómetro, martillo de goma, varilla
metálica de punta redondeada, cemento, arena, piedra y agua.

Previo a la realización de la probeta de hormigón para ensayo se realizaron distintos cálculos de
acuerdo al método empírico de la densidad óptima.

Método de la Densidad Óptima

De acuerdo a la resistencia a la compresión necesaria se seleccionó la relación agua/cemento y
se calculó la densidad real de la mezcla (DRM) de agregado fino con grueso, después se calculó
el porcentaje óptimo de vacíos (POV), a continuación se calculó la cantidad de pasta necesaria
para llenar los vacíos que deja el árido, añadiendo una cantidad extra (2%) para cubrir todas las
partículas de agregado presente de acuerdo a la tabla 2, (el porcentaje obtenido es una fracción
del volumen total de hormigón, por lo que la cantidad de pasta (CP) en volumen será 1000 dm3),
luego se calculó la cantidad de cemento en peso necesario para 1m3 de hormigón y también la
cantidad de agregados en función de este valor, posteriormente, conocida la cantidad de
cemento y la dosificación de un material se obtuvo la cantidad de arena, agua, ripio y cemento.
Finalmente, la dosificación al peso para un hormigón se consiguió dividiendo las cantidades
manteniendo la masa del cemento como divisor. Se obtuvo densidad del hormigón fresco de la
sumatoria de los pesos de todos los materiales.

Para preparar el hormigón fresco según el método de densidad óptima se realizó el siguiente
procedimiento

Se pesó la cantidad de materiales respecto a la dosificación por el método de densidad óptima,
luego se tomaron las dimensiones del molde metálico y a continuación se pesó y mezcló en seco
la arena y el cemento, después se añadió la piedra y el agua y se mezclaron manualmente todos
los materiales durante al menos 5 minutos hasta obtener una mezcla uniforme, posteriormente
se determinaron las propiedades del hormigón fresco y se fabricaron las probetas de hormigón
aplicando el procedimiento normativo (INEN 1576) de 3 capas y 25 golpes, como último paso, se
colocaron las probetas de hormigón en reposo por un tiempo aproximado de 24h.

Para desencofrar y ensayar a compresión se realizó el siguiente procedimiento

Luego de colocar en reposo las probetas en la cámara de curado 24 + - 8 horas, se desmoldan y
se sumergieron los cilindros de hormigón en el tanque de curado durante siete días,
posteriormente se retiraron las probetas del tanque de curado dos horas antes de la prueba de

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compresión para así escurrir el agua en exceso, concluido esto se procedió a ensayar las
probetas a compresión.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Simbología

DRC= Densidad de real cemento

DRA= Densidad de real de la arena

DRR= Densidad de real del ripio

DOM= Densidad óptima de la muestra

POR= Porcentaje óptimo de ripio

MFA= Módulo de finura de la arena

POA= Porcentaje óptimo de arena

DRM= Densidad real de la muestra

POV= Porcentaje óptimo de vacíos

CP= Cantidad de pasta

dH= Densidad del hormigón fresco

Vca= Volumen del cono de Abrams

Vca= Volumen del cilindro

W = Agua

A= Arena

C= Cemento

R= Ripio

Datos

DRC= 2,56 Kg/dm3

DRA= 2, 56 Kg/dm3

DRR= 4, 9 Kg/dm3

DOM=1,906 Kg/dm3

POR=64%

MFA=1,96

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POA=36%

Densidad real de la muestra

�� =
(�� ∗ ��) ∗ (�� ∗ ��)

��

�� =
(2,56��/��3 ∗ 36) ∗ (4,9��/��3 ∗ 64)

100

DRM= 4,05 Kg/dm3

Porcentaje óptimo de vacíos

�� =
�� − ��

100
∗ 100

�� =
4,05��/��3 − 1,906��/��3

4,05 ��/��3
∗ 100

POV= 52,94 %

Mediante la cantidad de pasta según el asentamiento establecido, se determinó la cantidad de
pasta según el asentamiento impuesto, el cual fue de 6cm-9cm.

Cantidad de pasta

CP=POV+2%+(8%+POV)

CP=52,94+2%+(4,24%)

CP=59,18%

CP= 59,18%*1000 dm3~ 591,8 dm3

CANTIDAD DE MATERIALES PARA 1m3

En base a la relación agua cemento según la resistencia requerida mostrada en él se determinó
que la relación agua/cemento para una resistencia de 18MPa a los 28 días de edad se establece
en W/C= 0,6

Cantidad de cemento

�� =
��

��
��

+
1

��

�� =
591,8��3

0,6 +
1

2,56

= 597,40Kg

Cantidad de agua

�� =
��
��

∗ ��

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5105.

�� = 0,6 ∗ 597,40��

W=358,44Kg

Cantidad de arena

�� = (1000 ��3 – ��) ∗ �� ∗ ��
100

�� = (1000 ��3 – 591,8 ��3) ∗ 2,56��/ ��3 ∗ 36
100

A= 371,20Kg

Cantidad de ripio

�� = (1000 ��3 – ��) ∗ �� ∗ ��
100

�� = (1000 ��3 – 591,8 ��3) ∗ 4,90��/ ��3 ∗ 64
100

R= 1280, 12 Kg

DOSIFICACION DEL MATERIAL

�� 597,40��
597,40��

�� 371,20��

597,40��

�� 1280,12��
597,40��

�� 358,44��

597,40��

=1 =0,62 =2,14 =0,6

Densidad del hormigón

�� =
�� + �� + �� + ��

1000 ��3

�� =
597,40�� + 371,20�� + 1280,12�� + 358,44��

1000 ��3

dH= 2,607��/ ��3

Volumen del cono de abrams

Vca= 1/3π*h*(R2+r2)+ (R*r)

Vca= 1/3π*30cm*(10cm)2+(5cm)2+(20cm*10cm)

V= 5497,79cm3

V= 7000cm3/(100cm)3 * 1m3

V= 0,0055m3

Volumen del cilindro

V= π r2*h

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5106.

Vc= π*(7,5cm)2*30cm

Vc= 5301,43 cm3/(100cm)3 * 1m3

Vc= 0,0053 m3

Como se observa en la Tabla 1, se encontró la cantidad de material necesario para un volumen
de 0,0053 m3 a utilizar en la fabricación de la probeta.

Tabla 1

Cantidad de materiales para 0,0053m3

MATERIAL PARA 1m3 PARA 0,0053m3
Cemento (Kg) 597,40 3,17
Arena (Kg) 376,20 1,99
Ripio (Kg) 1280,12 6,78
Agua (Kg) 358,44 1,90

Fuente: Elaboración propia.

Se realizaron ensayos de laboratorio para la determinación de las propiedades del hormigón
fresco. En la figura 1, se muestra la realización del ensayo del cono de Abrams que consiste en
la determinación de la consistencia del hormigón

Figura 1

Realización del ensayo de cono de Abrams

Nota: (a) Mezcla de los materiales, (b) Colocado de mezcla en el cono de Abrams, (c) Enrasado
de la muestra, (d) Medición del asentamiento de hormigón fresco.

Fuente: Elaboración propia

Una vez verificada la consistencia del hormigón se realizó la probeta cilíndrica de hormigón,
como lo muestra la figura 2, de acuerdo a las normas pertinentes.

(a) (b) (c) (d)

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5107.

Figura 2

Realización de la probeta cilíndrica para ensayo a compresión

Nota: (a) Engrasado del molde, (b) Colocado de la mezcla, (c) Compactación de la mezcla con
varilla, (d) enrazado de la muestra.

Fuente: Elaboración propia

Se realizó el ensayo de compresión de la probeta cilíndrica a los 14 días de edad, como lo muestra
la figura 3.

Figura 3

Realización del ensayo a compresión de la probeta de hormigón

Nota: (a) Reposo de 24h, (b) Desencofrado, (c) Sumergido de la probeta de hormigón en la
cámara de curado 14días, (d) Ensayo a compresión

Fuente: Elaboración propia.

Para la realización de este ensayo se efectuaron los cálculos respectivos para la elaboración de
una probeta de hormigón mediante el método de densidad óptima a partir de datos obtenidos en
ensayos previos. Esta investigación es la aplicación de los resultados de los mismos, para
evaluar la calidad del hormigón con el requerimiento impuesto que en nuestro caso fue una
resistencia a compresión de 180 Kg/cm2.

Una vez realizada la dosificación para la obtención de nuestro hormigón de resistencia
180Kg/cm2, aplicando el ensayo del cono de Abrams según las normas NTE INEN 1578, se pudo
comprobar la consistencia del hormigón terminándose un asentamiento de 10 cm,
correspondiendo a una consistencia media (plástica) como se observa en la Tabla N2, el cual se
encuentra en el rango tolerable para una buena trabajabilidad del hormigón y es apta para uso en
pavimentos compactados a mano, losas, muros, vigas, columnas y cimentaciones.

(a) (b) (c) (d)

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5108.

Tabla 2

Clasificación de las consistencias según su asentamiento medido en el cono de Abrams

Fuente: Nuevas tendencias en la especificación y diseño de mezclas de concreto. Sánchez, D.

Como se puede observar en el gráfico 1, la resistencia a compresión estimada a los 14 días de
edad corresponde al 80% de la resistencia a los 28 días de edad, en nuestro caso para un
hormigón de 180Kg/cm2 se obtendría una resistencia aproximada de 114Kg/cm2, valor que sido
superado según los resultados obtenidos en el ensayo de compresión realizado, obteniéndose
una resistencia de 145Kg/cm2 como se observa en la gráfica N2.

Gráfico 1

Relación Edad vs. Resistencia del Hormigón Curado

Fuente: Medina S. (2006)

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5109.

Gráfico 2

Resistencia del hormigón 180Kg/cm2 ensayado a 14 días de edad

Fuente: Elaboración propia

Mediante el método de densidad óptima se obtuvo la densidad del hormigón fresco con un valor
de 2,607Kg/dm3 superando el rango admisible de (2200Kg/dm3 a 2400Kg/dm3) para hormigón
simple, demostrando que su resistencia se encuentra dentro de los parámetros establecidos y
debido a sus características puede ser usado para pavimentos, vigas y columnas.

CONCLUSIÓN

Se observó que el asentamiento que presentó el hormigón en el ensayo de cono de Abrams fue
de 10cm, mismo que según el método de la A.C.I está dentro del parámetro para usar el hormigón
para pavimentos, vigas, columnas y muros de hormigón armado.

Se concluyó que la resistencia de la probeta de hormigón ensayada a los 14 días de edad fue de
145Kg/cm2, porque cumple con el rango correspondiente al 80% del total de su resistencia final
a los 28 días de edad.

Se determinó mediante la dosificación utilizada para la fabricación de la probeta que la relación
agua-cemento corresponde al 0.6, que influyó directamente en la consistencia de la mezcla
correspondiendo a una consistencia media (plástica) y cumpliendo con las normas NTE INEN
1578.

Se obtuvo la densidad del hormigón mediante el método de densidad óptima con un valor de
2,607Kg/dm3 superando el rango admisible, demostrando que es un hormigón de buena calidad
ya que su resistencia se encuentra dentro de los parámetros establecidos y debido a sus
características puede ser usado para pavimentos, vigas y columnas.

Con este estudio pudimos adquirir un criterio más apropiado en lo que respecta a las propiedades
cualitativas y cuantitativas del hormigón en estado fresco para la posterior utilización en obra,
garantizando la calidad del mismo.

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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2023, Volumen IV, Número 2 p 5110.

REFERENCIAS

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