Recepção: 04-06-2026
Aprovação: 05-07-2026
pág. 746
DOI: https://doi.org/10.61616/rvdc.v7i2.1597
Optimización de Propiedades Físicas-Mecánicas del Concreto
F'c=210Kg/Cm2 Incorporando caparazón de Conchas de Abanico
Triturado, Cañete, Lima, Perú,2026
Deny Miki Escalante Francia
deny211990@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-1332-1727
Universidad Cesar Vallejo
Lima Perú
RESUMEN
El estudio evalúa el efecto de la incorporación de concha de abanico triturada (CCAT) como
reemplazo parcial del agregado fino sobre las propiedades físicas y mecánicas del concreto
con resistencia de diseño f’c = 210 kg/cm². Se emplearon cinco dosificaciones con
proporciones de 0 %, 5 %, 10 %, 15 % y 20 % de CCAT. Las pruebas se realizaron según normas
ASTM, ACI y NTP para determinar la resistencia a la compresión, flexión y tracción indirecta,
así como las propiedades de densidad y absorción del concreto endurecido. Los resultados
evidenciaron que las mezclas con 10 % y 15 % de CCAT alcanzaron los mejores desempeños
mecánicos, superando incluso al concreto patrón en algunos casos. Asimismo, se observó una
disminución en la densidad de las mezclas y un incremento moderado de la absorción debido
a la porosidad natural del material. Se concluye que la CCAT constituye una alternativa
sostenible y técnicamente viable para la producción de concretos ecológicos, promoviendo la
economía circular en la región de Cañete
Palabras clave: concreto, propiedades mecánicas, concha de abanico, agregados alternativos,
sostenibilidad
Licencia
Este trabajo está bajo una licencia Creative Commons Attribution 4.0 International.
pág. 747
Optimization of Physical-Mechanical Properties of Concrete
F'c=210kg/Cm2 Incorporating Crushed Scallop Shells, Cañete, Lima,
Peru, 2026
ABSTRACT
This research evaluates the incorporation of crushed scallop shells (CCAT) as a partial
replacement for fine aggregate to optimize the physical and mechanical properties of concrete
designed at f’c = 210 kg/cm². Five mix proportions were produced with 0%, 5%, 10%, 15%,
and 20% CCAT. Tests were performed following ASTM, ACI, and NTP standards to determine
compressive, flexural, and splitting tensile strength, as well as the density and absorption of
hardened concrete. Results indicated that mixtures with 10% and 15% CCAT obtained the best
mechanical performance, in some cases surpassing the control concrete. A reduction in
density and a controlled increase in water absorption were also observed due to the porosity
of the material. It is concluded that CCAT is a sustainable and technically viable alternative for
producing eco-friendly concrete, promoting circular economy practices in the Cañete region
Keywords: concrete, mechanical properties, crushed scallop shell, sustainable materials, fine
aggregate replacement
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International license.
Optimization of Physical-Mechanical Properties of Concrete
F'c=210kg/Cm2 Incorporating Crushed Scallop Shells, Cañete, Lima,
Peru, 2026
ABSTRACT
This research evaluates the incorporation of crushed scallop shells (CCAT) as a partial
replacement for fine aggregate to optimize the physical and mechanical properties of concrete
designed at f’c = 210 kg/cm². Five mix proportions were produced with 0%, 5%, 10%, 15%,
and 20% CCAT. Tests were performed following ASTM, ACI, and NTP standards to determine
compressive, flexural, and splitting tensile strength, as well as the density and absorption of
hardened concrete. Results indicated that mixtures with 10% and 15% CCAT obtained the best
mechanical performance, in some cases surpassing the control concrete. A reduction in
density and a controlled increase in water absorption were also observed due to the porosity
of the material. It is concluded that CCAT is a sustainable and technically viable alternative for
producing eco-friendly concrete, promoting circular economy practices in the Cañete region
Keywords: concrete, mechanical properties, crushed scallop shell, sustainable materials, fine
aggregate replacement
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International license.
pág. 748
INTRODUCCIÓN
El concreto es el material de construcción más empleado a nivel mundial debido a su
resistencia, durabilidad y versatilidad, características que lo convierten en el principal
componente de edificaciones e infraestructura. Sin embargo, la producción de cemento
Portland - elemento esencial en la mezcla - genera aproximadamente el 8 % de las emisiones
globales de CO₂, mientras que la extracción de agregados naturales impacta negativamente
en el ambiente y en los ecosistemas fluviales y costeros. En este contexto, la búsqueda de
materiales alternativos que permitan reducir la huella ambiental del concreto sin
comprometer su desempeño mecánico se ha convertido en una línea prioritaria de
investigación en ingeniería civil.
Entre los materiales no convencionales con potencial de aprovechamiento se encuentran las
conchas de abanico (Argopecten purpuratus), abundantes en las zonas costeras del Perú y
generadoras de grandes volúmenes de residuos producto de la actividad pesquera y acuícola.
Cuando estos residuos no son adecuadamente gestionados, se convierten en fuentes de
contaminación en playas y botaderos. Debido a su alto contenido de carbonato de calcio
(CaCO₃) —superior al 90 %— y a su estructura rígida, la concha de abanico triturada (CCAT) ha
sido evaluada en diversos países como reemplazo parcial del agregado fino o como adición
mineral en mezclas cementicias, obteniéndose resultados promisorios en resistencia,
durabilidad y reducción de impacto ambiental.
En el Perú, investigaciones recientes han demostrado que porcentajes controlados de CCAT
pueden mejorar la resistencia a la compresión, flexión y tracción del concreto, a la vez que
disminuyen su densidad, favoreciendo la producción de concretos más livianos y
ecoeficientes. No obstante, los resultados varían según la granulometría, el tratamiento previo
y el porcentaje de sustitución, por lo que aún existen vacíos respecto al comportamiento
INTRODUCCIÓN
El concreto es el material de construcción más empleado a nivel mundial debido a su
resistencia, durabilidad y versatilidad, características que lo convierten en el principal
componente de edificaciones e infraestructura. Sin embargo, la producción de cemento
Portland - elemento esencial en la mezcla - genera aproximadamente el 8 % de las emisiones
globales de CO₂, mientras que la extracción de agregados naturales impacta negativamente
en el ambiente y en los ecosistemas fluviales y costeros. En este contexto, la búsqueda de
materiales alternativos que permitan reducir la huella ambiental del concreto sin
comprometer su desempeño mecánico se ha convertido en una línea prioritaria de
investigación en ingeniería civil.
Entre los materiales no convencionales con potencial de aprovechamiento se encuentran las
conchas de abanico (Argopecten purpuratus), abundantes en las zonas costeras del Perú y
generadoras de grandes volúmenes de residuos producto de la actividad pesquera y acuícola.
Cuando estos residuos no son adecuadamente gestionados, se convierten en fuentes de
contaminación en playas y botaderos. Debido a su alto contenido de carbonato de calcio
(CaCO₃) —superior al 90 %— y a su estructura rígida, la concha de abanico triturada (CCAT) ha
sido evaluada en diversos países como reemplazo parcial del agregado fino o como adición
mineral en mezclas cementicias, obteniéndose resultados promisorios en resistencia,
durabilidad y reducción de impacto ambiental.
En el Perú, investigaciones recientes han demostrado que porcentajes controlados de CCAT
pueden mejorar la resistencia a la compresión, flexión y tracción del concreto, a la vez que
disminuyen su densidad, favoreciendo la producción de concretos más livianos y
ecoeficientes. No obstante, los resultados varían según la granulometría, el tratamiento previo
y el porcentaje de sustitución, por lo que aún existen vacíos respecto al comportamiento
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óptimo del material en concretos estructurales con f’c = 210 kg/cm², resistencia ampliamente
empleada en proyectos habitacionales y de infraestructura.
En este sentido, el presente estudio tiene como propósito evaluar la influencia de la concha
de abanico triturada como sustituto parcial del agregado fino en las propiedades físicas y
mecánicas del concreto f’c = 210 kg/cm², empleando porcentajes de reemplazo de 0 %, 5 %,
10 %, 15 % y 20 %. La investigación busca establecer el porcentaje óptimo que permita mejorar
o mantener las características del concreto convencional, contribuyendo al desarrollo de
materiales sostenibles y promoviendo la economía circular en la provincia de Cañete, donde
existe una alta disponibilidad de este residuo marino.
En conjunto, esta investigación aporta evidencia experimental sobre el uso de residuos
acuícolas como agregados alternativos, generando conocimiento técnico aplicable en el sector
construcción y ofreciendo una alternativa ecológica viable para la reducción del impacto
ambiental asociado a la producción de concreto.
METODOLOGÍA
El estudio responde a un diseño experimental, con un enfoque cuantitativo y un tipo de
investigación aplicada, siguiendo los lineamientos del Manual de Oslo (OCDE, 2018).
Se evaluó el efecto del reemplazo parcial del agregado fino por concha de abanico triturada
en proporciones de:
• 0 %
• 5 %
• 10 %
• 15 %
• 20 %
óptimo del material en concretos estructurales con f’c = 210 kg/cm², resistencia ampliamente
empleada en proyectos habitacionales y de infraestructura.
En este sentido, el presente estudio tiene como propósito evaluar la influencia de la concha
de abanico triturada como sustituto parcial del agregado fino en las propiedades físicas y
mecánicas del concreto f’c = 210 kg/cm², empleando porcentajes de reemplazo de 0 %, 5 %,
10 %, 15 % y 20 %. La investigación busca establecer el porcentaje óptimo que permita mejorar
o mantener las características del concreto convencional, contribuyendo al desarrollo de
materiales sostenibles y promoviendo la economía circular en la provincia de Cañete, donde
existe una alta disponibilidad de este residuo marino.
En conjunto, esta investigación aporta evidencia experimental sobre el uso de residuos
acuícolas como agregados alternativos, generando conocimiento técnico aplicable en el sector
construcción y ofreciendo una alternativa ecológica viable para la reducción del impacto
ambiental asociado a la producción de concreto.
METODOLOGÍA
El estudio responde a un diseño experimental, con un enfoque cuantitativo y un tipo de
investigación aplicada, siguiendo los lineamientos del Manual de Oslo (OCDE, 2018).
Se evaluó el efecto del reemplazo parcial del agregado fino por concha de abanico triturada
en proporciones de:
• 0 %
• 5 %
• 10 %
• 15 %
• 20 %
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Variables
• Independiente: porcentaje de sustitución de arena por CCAT.
• Dependiente: propiedades físicas (densidad, absorción) y mecánicas (compresión, flexión
y tracción indirecta) del concreto f'c = 210 kg/cm².
Muestreo y muestra
Se empleó un muestreo no probabilístico por conveniencia, conformado por probetas
cilíndricas y prismáticas elaboradas con las cinco dosificaciones.
Tabla 1: Ensayos aplicados
Ensayo Norma ASTM Norma NTP
Compresión ASTM C39 NTP 339.034
Flexión ASTM C78 NTP 339.046
Tracción indirecta ASTM C496 —
Densidad y absorción ASTM C642 NTP 339.033
Agregados ASTM C33 NTP 400.037
Fuente: elaboración propia
Etapas del estudio
• Recolección, limpieza y trituración de CCAT.
• Caracterización de agregados (granulometría, peso unitario, absorción).
• Diseño de mezcla ACI 211.1 para concreto f’c = 210 kg/cm².
• Moldeado y curado de probetas cilíndricas y prismáticas
• Ensayos a 7, 14 y 28 días.
• Análisis estadístico mediante ANOVA de un factor (Montgomery, 2017).
Variables
• Independiente: porcentaje de sustitución de arena por CCAT.
• Dependiente: propiedades físicas (densidad, absorción) y mecánicas (compresión, flexión
y tracción indirecta) del concreto f'c = 210 kg/cm².
Muestreo y muestra
Se empleó un muestreo no probabilístico por conveniencia, conformado por probetas
cilíndricas y prismáticas elaboradas con las cinco dosificaciones.
Tabla 1: Ensayos aplicados
Ensayo Norma ASTM Norma NTP
Compresión ASTM C39 NTP 339.034
Flexión ASTM C78 NTP 339.046
Tracción indirecta ASTM C496 —
Densidad y absorción ASTM C642 NTP 339.033
Agregados ASTM C33 NTP 400.037
Fuente: elaboración propia
Etapas del estudio
• Recolección, limpieza y trituración de CCAT.
• Caracterización de agregados (granulometría, peso unitario, absorción).
• Diseño de mezcla ACI 211.1 para concreto f’c = 210 kg/cm².
• Moldeado y curado de probetas cilíndricas y prismáticas
• Ensayos a 7, 14 y 28 días.
• Análisis estadístico mediante ANOVA de un factor (Montgomery, 2017).
pág. 751
Aspectos éticos
El estudio cumple el Código de Ética en Investigación de la UCV (2020), asegurando
transparencia, veracidad, uso responsable de información y citas APA.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1. Resistencia a la compresión
Los resultados muestran un comportamiento ascendente de la resistencia conforme aumenta
la proporción de CCAT hasta un 15 %:
• Control (0 %): valores acordes al f’c de 210 kg/cm².
• 5 %: incremento ligero.
• 10 %: mejora significativa, atribuida al contenido de CaCO₃ que favorece la zona interfacial.
• 15 %: valores máximos registrados.
• 20 %: ligera disminución, aunque se mantienen dentro del rango estructural.
Este comportamiento coincide con estudios previos como Martínez & Rodríguez (2021) y
Velásquez (2023), que reportan incrementos entre 10 % y 20 % de sustitución.
2. Resistencia a la flexión y tracción indirecta
Los resultados indican que:
→ Entre 10 % y 15 %, la textura rugosa y angular de la CCAT mejora la adherencia en la zona de
transición.
→ A 20 %, la disminución de la compacidad afecta la cohesión interna.
3. Densidad y absorción
→ La densidad disminuye proporcionalmente al aumento de CCAT, debido a su menor peso
unitario (2300–2400 kg/m³ frente a 2600 kg/m³ de la arena).
→ La absorción se incrementa por la mayor porosidad de la CCAT; sin embargo, se mantiene en
rangos aceptables según ASTM C642.
Aspectos éticos
El estudio cumple el Código de Ética en Investigación de la UCV (2020), asegurando
transparencia, veracidad, uso responsable de información y citas APA.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1. Resistencia a la compresión
Los resultados muestran un comportamiento ascendente de la resistencia conforme aumenta
la proporción de CCAT hasta un 15 %:
• Control (0 %): valores acordes al f’c de 210 kg/cm².
• 5 %: incremento ligero.
• 10 %: mejora significativa, atribuida al contenido de CaCO₃ que favorece la zona interfacial.
• 15 %: valores máximos registrados.
• 20 %: ligera disminución, aunque se mantienen dentro del rango estructural.
Este comportamiento coincide con estudios previos como Martínez & Rodríguez (2021) y
Velásquez (2023), que reportan incrementos entre 10 % y 20 % de sustitución.
2. Resistencia a la flexión y tracción indirecta
Los resultados indican que:
→ Entre 10 % y 15 %, la textura rugosa y angular de la CCAT mejora la adherencia en la zona de
transición.
→ A 20 %, la disminución de la compacidad afecta la cohesión interna.
3. Densidad y absorción
→ La densidad disminuye proporcionalmente al aumento de CCAT, debido a su menor peso
unitario (2300–2400 kg/m³ frente a 2600 kg/m³ de la arena).
→ La absorción se incrementa por la mayor porosidad de la CCAT; sin embargo, se mantiene en
rangos aceptables según ASTM C642.
pág. 752
4. Análisis ANOVA
El ANOVA indicó diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05) en:
• Resistencia a la Compresión,
• Resistencia a la Flexión,
• Tracción Indirecta,
• Densidad y Absorción.
Lo cual confirma que la variación del porcentaje de CCAT tiene un efecto real sobre las
propiedades del concreto.
CONCLUSIONES
La incorporación de concha de abanico triturada afecta significativamente las propiedades
físicas y mecánicas del concreto f’c = 210 kg/cm².
Las dosificaciones con 10 % y 15 % de CCAT presentaron los mejores resultados en resistencia
a la compresión, flexión y tracción indirecta, superando al concreto patrón.
La densidad disminuyó con mayores porcentajes de sustitución, contribuyendo a concretos
más livianos.
La absorción aumentó moderadamente debido a la porosidad del material, sin comprometer
el desempeño estructural.
La CCAT se confirma como una alternativa ecológica viable, contribuyendo a la economía
circular y reduciendo residuos marinos en Cañete.
El material puede emplearse en concretos estructurales siempre que la dosificación se
mantenga dentro del rango óptimo determinado (10–15 %).
4. Análisis ANOVA
El ANOVA indicó diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05) en:
• Resistencia a la Compresión,
• Resistencia a la Flexión,
• Tracción Indirecta,
• Densidad y Absorción.
Lo cual confirma que la variación del porcentaje de CCAT tiene un efecto real sobre las
propiedades del concreto.
CONCLUSIONES
La incorporación de concha de abanico triturada afecta significativamente las propiedades
físicas y mecánicas del concreto f’c = 210 kg/cm².
Las dosificaciones con 10 % y 15 % de CCAT presentaron los mejores resultados en resistencia
a la compresión, flexión y tracción indirecta, superando al concreto patrón.
La densidad disminuyó con mayores porcentajes de sustitución, contribuyendo a concretos
más livianos.
La absorción aumentó moderadamente debido a la porosidad del material, sin comprometer
el desempeño estructural.
La CCAT se confirma como una alternativa ecológica viable, contribuyendo a la economía
circular y reduciendo residuos marinos en Cañete.
El material puede emplearse en concretos estructurales siempre que la dosificación se
mantenga dentro del rango óptimo determinado (10–15 %).
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
American Concrete Institute. (2019). ACI 211.1: Standard practice for selecting proportions for
normal, heavyweight, and mass concrete.
American Concrete Institute. (2019). ACI 318: Building code requirements for structural
concrete.
ASTM International. (2020–2021). Normas ASTM C39, C78, C96, C642, C33.
Bamigboye, G., et al. (2021). Sustainable construction materials and circular economy.
Creswell, J., & Creswell, D. (2018). Research design.
De Weerdt, K., et al. (2011). Calcium carbonate filler effects in cement hydration.
Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, P. (2014). Metodología de la investigación.
Kluger, R., et al. (2019). Characterization of marine shells in cementitious materials.
Martínez, H., & Rodríguez, P. (2021). Influencia de conchas marinas trituradas en concretos
estructurales.
Mehta, P., & Monteiro, P. (2014). Concrete: Microstructure, properties and materials.
Montgomery, D. (2017). Design and analysis of experiments.
Neville, A., & Brooks, J. (2010). Concrete technology.
OCDE. (2018). Manual de Oslo.
Velásquez, G. (2023). Desempeño mecánico del concreto con concha de abanico triturada.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
American Concrete Institute. (2019). ACI 211.1: Standard practice for selecting proportions for
normal, heavyweight, and mass concrete.
American Concrete Institute. (2019). ACI 318: Building code requirements for structural
concrete.
ASTM International. (2020–2021). Normas ASTM C39, C78, C96, C642, C33.
Bamigboye, G., et al. (2021). Sustainable construction materials and circular economy.
Creswell, J., & Creswell, D. (2018). Research design.
De Weerdt, K., et al. (2011). Calcium carbonate filler effects in cement hydration.
Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, P. (2014). Metodología de la investigación.
Kluger, R., et al. (2019). Characterization of marine shells in cementitious materials.
Martínez, H., & Rodríguez, P. (2021). Influencia de conchas marinas trituradas en concretos
estructurales.
Mehta, P., & Monteiro, P. (2014). Concrete: Microstructure, properties and materials.
Montgomery, D. (2017). Design and analysis of experiments.
Neville, A., & Brooks, J. (2010). Concrete technology.
OCDE. (2018). Manual de Oslo.
Velásquez, G. (2023). Desempeño mecánico del concreto con concha de abanico triturada.