Novasinergia 2026, 9(1), 160-184. https://doi.org/10.37135/ns.01.17.09 http://novasinergia.unach.edu.ec
Artículo de Investigación
Mezclas de hormigón sustentable con puzolanas naturales: perspectiva
global, escenarios sudamericanos y casos en Ecuador
Sustainable concrete mixes with natural pozzolans: global perspective, South American
scenarios, and cases in Ecuador
Henry Ramos1, Andrés Bastidas1, Heraldo Mosquera1, Julián Quishpe1
1Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad Central del Ecuador, Quito, Ecuador, 170701;
asbastidasb1@uce.edu.ec; hsmosquerav@uce.edu.ec; jaquishpeu@uce.edu.ec
*Correspondencia: haramos@uce.edu.ec
Citación: Ramos, H.; Bastidas, A.,
Mosquera, H. & Quishpe, J., (2026).
Mezclas de hormigón sustentable
con puzolanas naturales:
perspectiva global, escenarios
sudamericanos y casos en Ecuador.
Novasinergia. 9(1). 160-184.
https://doi.org/10.37135/ns.01.17.09
Recibido: 16 julio 2025
Aceptado: 12 noviembre 2025
Publicado: 08 enero 2026
Novasinergia
ISSN: 2631-2654
Resumen: El propósito de esta investigación es determinar si las mezclas de
cemento de bajo carbono producidas con puzolanas naturales de Ecuador, como
la ceniza volcánica y la arcilla calcinada, constituyen una opción técnica y
ecológicamente eficiente en comparación al cemento Portland tradicional. Se
usó la metodología PRISMA 2020, haciendo uso de bases de datos como Scopus,
ScienceDirect, SpringerLink y Google Scholar, además de un análisis
bibliométrico a través de VOSviewer. Se revisaron 43 publicaciones que abarcan
investigaciones globales, sudamericanas y ecuatorianas, comprendidas desde el
2017 hasta el 2025, tomando en cuenta elementos de microestructura,
características mecánicas, transmisión de cloruros, carbonatación, reología e
influencia en el medio ambiente. Los hallazgos mostraron que el sistema de
cemento de arcilla calcinada con piedra caliza (LC3 50%) logra resistencias que
superan los 40 MPa, disminuye efectivamente la porosidad hasta un 28% y
reduce la dispersión de cloruros en más del 50%. Se observó un aumento en la
carbonatación natural, no se comprometió la durabilidad en ambientes
húmedos. A nivel ambiental, estudios globales reportaron reducciones de
emisiones de CO₂ entre 30 % y 45 %, aunque en Ecuador aún no se cuenta con
análisis locales detallados. El estudio concluye que el LC3-50 es una alternativa
técnicamente viable, sostenible y adaptada a las condiciones del país. El hallazgo
más relevante es que, pese a la falta de datos locales, la evidencia internacional
respalda el uso del LC3 como una herramienta clave para avanzar hacia una
construcción más resiliente y de bajo impacto ambiental en Ecuador.
Palabras clave: Arcilla calcinada, Ceniza volcánica, Hormigón de bajo carbono,
LC3, Sostenibilidad.
Copyright: 2026 derechos otorgados por
los autores a Novasinergia.
Este es un artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de una licencia de Creative
Commons Attribution (CC BY NC).
(http://creativecommons.org/licenses/by
/4.0/).
Abstract: The purpose of this research is to determine whether low-carbon cement
mixtures produced with natural pozzolans from Ecuador, such as volcanic ash and
calcined clay, constitute a technically and ecologically efficient alternative compared to
traditional Portland cement. The PRISMA 2020 methodology was applied, using
databases such as Scopus, ScienceDirect, SpringerLink, and Google Scholar, along with
a bibliometric analysis using VOSviewer. A total of 43 publications were reviewed,
covering global, South American, and Ecuadorian research from 2017 to 2025,
considering aspects such as microstructure, mechanical properties, chloride transport,
carbonation, rheology, and environmental impact. The findings showed that the
limestone calcined clay cement system (LC3 50%) achieves compressive strengths
exceeding 40 MPa, effectively reduces porosity by up to 28%, and decreases chloride
diffusion by more than 50%. An increase in natural carbonation was observed, without
compromising durability under humid conditions. At the environmental level, global
studies reported CO₂ emission reductions between 30% and 45%, although Ecuador still
lacks detailed local analyses. The study concludes that LC3-50 is a technically viable,
sustainable alternative adapted to the country’s conditions. The most relevant finding is
that, despite the lack of local data, international evidence supports the use of LC3 as a
key tool for advancing more resilient, low-impact construction in Ecuador.
Keywords: Calcined clay, Volcanic ash, Low-carbon concrete, LC3, Sustainability.
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1. Introducción
En los últimos años las economías emergentes han experimentado un rápido
crecimiento urbano e industrial, lo que, sumado al aumento de población a nivel mundial,
ha incrementado la demanda de materiales de construcción, que seguirá creciendo en el
futuro [1]. El cemento es el componente principal de los bloques y del hormigón, así como
otros materiales utilizados en la construcción. Su producción registra un notable aumento
para atender la demanda global en comparación con otros materiales como madera o acero
[2]. La industria del cemento es responsable de aproximadamente el 40% de las emisiones
globales de dióxido de carbono (CO2) y se estima que su contribución se incremente del
10% al 15% en los próximos años [3]. Diversos estudios respaldan esta información,
destacando impactos ambientales vinculados con la producción del cemento portland
ordinario (OPC), que desde el 2020 ha generado 4,46 gigatoneladas de CO₂ con un
incremento anual del 4,6 % [4]. Además de sus repercusiones ambientales, las emisiones de
dióxido de carbono también comprometen la durabilidad de las estructuras expuestas de
forma prolongada a este gas, mediante un proceso conocido como carbonatación, el cual
puede reducir la resistencia del hormigón en las edificaciones [5]. La agenda mundial Net-
Zero ha resaltado la importancia de implementar métodos de producción de cemento más
sostenibles y limpios con el medio ambiente, con el objetivo de equilibrar los gases de efecto
invernadero (GEI) emitidos hacia la atmosfera con los que se capturan [6]. Entre las
estrategias propuestas, destacan el uso de combustibles alternativos y la incorporación de
procesos de última generación para disminuir las emisiones de CO₂ por tonelada de Clinker
de cemento portland (PC) producido [7]. Asimismo, la implementación de materiales
cementantes suplementarios (SCM), conformados por materiales como la escoria granulada
de alto horno molida (GGBS) o meta caolín se plantea como alternativa para mitigar el
impacto ambiental del cemento [8].
Los SMC requieren menos energía para su producción, por lo que emiten menos gases de
efecto invernadero en comparación con el cemento tradicional [9]. Estos materiales
provienen en gran parte de los desechos producto de los combustibles usados en centrales
eléctricas, las cuales han comenzado a incorporar fuentes de energía más limpias. Como
consecuencia, se espera una reducción significativa en el suministro de SCM en los
próximos años [10]. En este contexto, como parte de una reforma energética, se han
investigado nuevas alternativas de SCM para la producción de hormigones sostenibles,
entre las que destaca la arcilla calcinada como una opción prometedora [11]. El cemento de
arcilla calcinada con piedra caliza (LC3) permite reducir hasta en un 50 % la cantidad de
Clinker necesaria en el proceso de fabricación del cemento, lo que resulta en una
disminución de aproximadamente el 40 % de las emisiones de CO₂ en comparación con el
cemento portland tradicional [12]. Además de mostrar un menor impacto ambiental, el LC3
presenta costos de producción más bajos, ya que puede elaborarse en plantas de cemento
ya existentes [13]. Por estas razones, el cemento de arcilla calcinada se considera una
alternativa eficaz de SCM, con un gran potencial de reducción de emisiones de dióxido de
carbono [14].
El LC3 presenta una sinergia entre arcilla calcinada, carbonato de calcio y el cemento que
permite reducir hasta un 50% la cantidad de cemento utilizado en la elaboración del
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hormigón, mientras mantiene las propiedades mecánicas propias de un hormigón
convencional [15]. El principal componente del LC3 es la arcilla, el cual se encuentra
disponible en todo el mundo, sin embargo, el contenido de caolinita es diferente en función
de la ubicación del depósito de arcilla [16]. Para un desempeño óptimo, el sistema LC3
requiere un contenido mínimo de caolinita del 40 %, mineral encargado de activar las
propiedades puzolánicas en la reacción con el cemento [17]. En términos generales, los
materiales empleados en los sistemas LC3 resultan altamente eficientes. La piedra caliza
solo requiere un proceso de molienda simple antes de su uso, mientras que la arcilla
calcinada alcanza una buena reactividad a temperaturas más bajas (aproximadamente
700 °C), en comparación con las altas temperaturas necesarias para producir Clinker
(alrededor de 1450 °C) [18]. Además, al necesitar una menor cantidad de Clinker, los
hormigones elaborados con cemento LC3 reducen significativamente la generación de gases
de efecto invernadero en comparación con los elaborados con cemento portland o cemento
portland con adición de caliza (PLC). A estas ventajas se suma la capacidad para capturar
entre un 20 % y un 30 % de carbono durante la vida útil de la estructura, lo que en conjunto
convierte a este material en una alternativa relevante dentro de los materiales cementantes
suplementarios [19]. Estas propiedades han sido respaldadas por investigaciones
internacionales que han demostrado que la sustitución del 50 % del Clinker por arcilla
calcinada de piedra caliza puede reducir las emisiones de CO₂ entre un 30 % y un 40 % [20].
Por ejemplo, estudios con arcillas saudíes en mezclas LC3 resultaron en una reducción de
aproximadamente del 30 % [21]. En lo que respecta al proceso de calcinación, la modelación
dinámica de un flash calcinador ha evidenciado una disminución significativa en el
consumo energético y, como consecuencia, en las emisiones contaminantes [22]. Asimismo,
pruebas con impresión 3D de hormigón han confirmado que el LC3 puede funcionar
eficazmente como un material cementante suplementario, sostenible y con potencial de
mitigar entre un 25 % y un 40 % el impacto asociado al carbono [23, 24]. Estos resultados
respaldan el potencial del LC3 como una solución factible para disminuir la huella
ambiental de la industria del cemento.
Las resistencias mecánicas de cementos y hormigones en base a LC3 han demostrado ser
similares o incluso superiores con respecto a sus versiones tradicionales. Se pueden alcanzar
valores óptimos de compresión y flexión siempre que la cantidad de arcilla calcinada sea de
aproximadamente el 40% y exista presencia de caolinita [25]. Este porcentaje ha sido
propuesto para mitigar posibles pérdidas en las propiedades mecánicas provocadas por el
reemplazo del Clinker por arcilla calcinada [26]. El incremento en la resistencia,
especialmente a compresión, se debe a la formación de una matriz cementante más densa,
resultado de la continua reacción puzolánica del LC3 [27]. Esta matriz puede presentar
mayores resistencias iniciales a medida que el contenido de meta caolinita en la arcilla es
mayor, lo que mejora su comportamiento mecánico [28]. Además, la variación en el
contenido de caolinita no afecta la trabajabilidad, los tiempos de fraguado ni la consistencia
de la pasta, manteniendo características similares a las de mezclas convencionales como
OPC o PC [29]. También, presentan una mayor estabilidad bajo cargas y menos
probabilidad de sufrir deformación plástica, un aspecto crucial para garantizar estructuras
duraderas y seguras [30]. Lo anterior mencionado confirma que el LC3 mantiene o mejora
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las propiedades esenciales necesarias para su utilización, lo que evidencia su aptitud como
alternativa sostenible en la fabricación de hormigones.
Referente a los ambientes agresivos, los sistemas LC3 presentan una buena resistencia
debido al aumento de densidad en la matriz cementante, la cual actúa como una barrera
eficaz frente a la penetración de cloruros y sulfatos, reduciendo el riesgo de corrosión en las
armaduras de elementos estructurales [31]. Esta mejora se debe a la formación de un
entramado capilar más fino y a la reducción del volumen de poros, en comparación con el
cemento portland tradicional, como lo demuestran estudios de porosimetría por intrusión
de mercurio [32]. Asimismo, ensayos de difusión de iones de cloruros han demostrado que
su ingreso puede reducirse hasta en un 25 % en mezclas con LC3, lo que contribuye a
prevenir la corrosión y prolongar la vida útil de la estructura [33]. Adicionalmente, mezclas
alternativas que incorporan polvo de ladrillo reciclado y arcilla calcinada con contenido de
meta caolinita muestran una mayor durabilidad frente a ambientes con alta concentración
de cloruros y sulfatos [34]. Estos resultados refuerzan la eficacia del LC3 en condiciones
agresivas, ampliando su utilización en infraestructuras ubicadas en zonas con condiciones
ambientales adversas.
Otras investigaciones sobre cemento LC3 han mostrado que nuevas mezclas derivadas de
su composición base, como la incorporación de biochar (material rico en carbono obtenido
de la biomasa), mejoran la distribución de poros en la matriz cementante y funcionan como
sumideros estables de carbono [35]. Además, la implementación de técnicas de sembrado
de silicato de calcio hidratado (C-S-H), combinadas con escoria en cementos de arcilla
calcinada, ha permitido reducir el contenido de Clinker hasta un 40 % sin afectar la
resistencia a compresión a los 28 días [36]. Finalmente, estudios de hidratación in situ
prueban que la activación térmico-mecánica del caolín presente en la arcilla duplica la
velocidad de ganancia de rigidez en etapas tempranas en comparación con el OPC [37].
Estas mejoras en las propiedades del cemento LC3 han promovido su aplicación en otros
campos de la ingeniería civil. En el área vial, se ha utilizado para la estabilización de suelos
en pavimentos, logrando un mejor comportamiento en la compacidad y capacidad portante
(MDD y CBR), menores valores de plasticidad y contracción (PI y LS), una optimización del
contenido de humedad (OMC), así como una huella de carbono reducida [38]. En el ámbito
estructural, el hormigón autocompactante (SCC) liviano producido con este tipo de cemento
mantiene una baja viscosidad plástica y una microestructura más densa, lo que lo convierte
en una opción ideal para la fabricación de elementos prefabricados de bajo carbono [39].
Asimismo, en hormigones de ultra alto desempeño (UHPECC) elaborados con agua y arena
marina, la incorporación de LC3 ha demostrado mejorar la resistencia mecánica, la
durabilidad y la capacidad de resistir ambientes agresivos, consolidándose como una
alternativa sostenible para proyectos en zonas costeras y marinas [40]. Esto evidencia que el
LC3 tiene aplicaciones en diferentes áreas, donde combina un buen desempeño mecánico
con un impacto ambiental reducido.
En América Latina, los estudios de ciclo de vida han resaltado el potencial del LC3 para
aprovechar subproductos regionales: en la Cuenca Amazónica, la evaluación del ciclo de
vida mostró que emplear residuos caoliníticos locales como materia prima disminuye
considerablemente el impacto climático del cemento [41]. En Brasil, un análisis técnico y
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ambiental respalda la implementación de estrategias sostenibles en su producción,
señalando que la integración de arcillas calcinadas optimiza costos y reduce las emisiones
de CO₂ sin afectar la calidad del cemento [42]. En Colombia, la evaluación de ciclos de vida
de hormigones alcalino-activados basados en puzolana volcánica evidencia mejoras
ambientales significativas, lo que sugiere que estos sistemas alternativos pueden competir
con los sistemas LC3 [43]. Finalmente, se ha demostrado que añadir subproductos agrícolas
como bagazo de caña o cáscara de açaí junto con meta caolinita y sílice de humo mejora las
propiedades mecánicas del cemento de arcilla calcinada y logra una reducción adicional de
los gases de efecto invernadero [44].
En Ecuador, la investigación en LC3 se encuentra limitada. El estudio más exhaustivo hasta
la fecha presentó un hormigón con un 50 % de sustitución de Clinker (LC3-50) durante 24
meses en la costa de Salinas. Los resultados mostraron su viabilidad mecánica y
durabilidad, con reducción de la porosidad efectiva, duplicación de la resistividad
superficial y mayor resistencia al ataque de cloruros y a la carbonatación en ambientes
marinos. Estos hallazgos confirman que los hormigones LC3 en el contexto ecuatoriano
superan al Portland convencional en resistencia y durabilidad [45].
A pesar de los avances significativos en el estudio del cemento LC3 y su potencial para
reducir emisiones de CO₂ y costos de producción en la industria cementera, existen vacíos
en el conocimiento que limitan su adopción sistemática, especialmente en contextos
regionales como Ecuador. Las investigaciones revisadas han señalado reducciones en el
consumo energético y la huella ambiental asociada a la producción del cemento al utilizar
mezclas suplementadas con puzolanas naturales, como la arcilla calcinada y la ceniza
volcánica. Sin embargo, la mayoría de estos estudios se han enfocado en análisis parciales o
contextos específicos que no reflejan la variabilidad mineralógica ni las condiciones locales
de producción y aplicación. Además, pocas investigaciones integran simultáneamente
resultados técnicos, económicos y ambientales en un mismo estudio, lo que dificultaría la
toma de decisiones para su aplicación práctica. Por otra parte, la mayoría de los análisis de
ciclo de vida no consideran detalladamente impactos en etapas críticas, como la molienda,
ni la capacidad de captura de carbono durante la vida útil de la estructura, aspectos clave
para determinar con precisión la huella ambiental.
Es necesaria una revisión actualizada que refuerce estas observaciones, integrando
experiencias globales, regionales y nacionales, y aportando una visión integral que sirva
como guía para investigaciones futuras, así como para el diseño de políticas públicas que
promuevan la construcción sostenible en Ecuador y América Latina. En la literatura
científica actual se identifican diversas brechas que justifican la necesidad de una revisión
estructurada sobre mezclas de hormigón con puzolanas naturales. A nivel global, aunque
existen varios estudios sobre el desempeño técnico y ambiental del sistema LC3 y otras
formulaciones con arcilla calcinada o ceniza volcánica, aún falta una sistematización que
integre comparativas entre los aspectos técnicos, económicos y ambientales de estas
mezclas. Además, muchos trabajos se enfocan en contextos específicos, principalmente en
Europa, Asia y Norteamérica, sin considerar la aplicabilidad de estos resultados en regiones
con características diferentes. En el ámbito latinoamericano, se evidencia una producción
científica considerablemente menor, concentrada en pocos países como Brasil, Colombia o
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Chile. Esto limita la construcción de una visión regional más representativa y dificulta la
identificación de tendencias consistentes que permitan evaluar el potencial real de
sustitución del Clinker por puzolanas naturales en la región. En el caso de Ecuador, la
brecha es aún más acentuada: la información disponible es escasa, contando únicamente
con un artículo científico que proporciona datos sobre el LC3. Esta falta de evidencia local
dificulta nuevas estrategias de innovación, y obstaculiza la adopción sistemática de
tecnologías constructivas de bajo carbono.
El objetivo de estado del arte es establecer una comparativa técnica, ambiental y económica
de las mezclas de hormigón con puzolanas naturales a nivel global, latinoamericano y
ecuatoriano, con un enfoque principal en el sistema LC3. Para ello, se aplicó una
metodología de revisión sistemática basada en los lineamientos del PRISMA 2020,
complementada con un análisis bibliométrico mediante la herramienta VOSviewer, con la
finalidad de ofrecer información que pueda promover nuevas investigaciones sobre el tema,
de esta manera se podría conseguir implementar nuevos modelos de construcción
sostenible en el país. A continuación, se presenta en detalle el enfoque metodológico
empleado para la selección, evaluación y análisis de la literatura científica incluida en esta
revisión.
2. Metodología
La metodología adaptada en la presente investigación fue de manera sistemática y
repetible basada en principios de una revisión de manera estructurada establecida en la
declaración PRISMA 2020, con el fin de recopilar, evaluar y sistematizar la literatura
científica publicada en los últimos 8 años acerca de mezclas de hormigón sustentable que
incorporan puzolanas naturales, para ser más exacto ceniza volcánica y arcilla calcinada.
Este método permite examinar las propuestas presentes, establecer vínculos temáticos y
resaltar las contribuciones relevantes que se dan en diferentes regiones geográficas,
teniendo una atención especial en Ecuador y en Sudamérica.
El enfoque metodológico se realiza como un proceso sistemático de tres fases que se
complementan entre sí. En primer lugar, la identificación y recolección de manera estricta
de los artículos científicos mediante el uso de ecuaciones booleanas diseñadas para
seleccionar estudios sobre mezclas de hormigón con ceniza volcánica y arcilla calcinada. La
segunda etapa se realiza una evaluación crítica y filtrada, utilizando criterios de inclusión y
exclusión preestablecidos que garanticen una pertinencia sobre la materia y la calidad
metodológica de los trabajos seleccionados previamente. En el último paso, los artículos que
fueron sometidos al análisis cualitativo y bibliométrico, empleado por el software
VOSviewer para visualizar las co-ocurencias mediante palabras claves, nodos temáticos y
redes de colaboración científica (Figura. 1). Este proceso completo garantiza tener un alto
nivel de rigor en la investigación, facilitando la secuencia del estudio y permite un proceso
claro de cada decisión adoptada durante la selección de fuentes.
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Figura 1. Mapa bibliográfico basado en autores de la primera etapa de búsqueda
La recolección de la literatura se realizó accediendo a las bases de datos científicas
ScienceDirect, Scopus, SpringerLink y Google Scholar. Estas plataformas fueron
seleccionadas por su alta cobertura en publicaciones indexadas, diversidad temática y
acceso a artículos revisados por pares en las áreas de ingeniería civil, ciencia de los
materiales y construcción sustentable. La ecuación de búsqueda se estructuró utilizando
operadores booleanos, con el objetivo de obtener artículos que aborden temas clave
vinculados al cemento LC3 y a la sustitución del Clinker con puzolanas naturales. La
fórmula fue la siguiente:
("limestone calcined clay cement" OR "LC3" OR "volcanic ash concrete" OR "natural
pozzolan cement")
AND ("low carbon" OR "sustainable" OR "eco-efficient")
NOT ("geopolymer" OR "alkali-activated" OR "slag")
De esta manera la sintaxis permite eliminar artículos relacionados con geopolímeros,
escorias o activación alcalina, ya que estos emplean mecanismos químicos diferentes al del
cemento Portland modificado por sustitución puzolánica. Además, se excluyeron
documentos que no corresponden a artículos científicos (tesis, resúmenes extendidos o
presentaciones en congresos sin publicación formal). La búsqueda se restringió a
publicaciones entre 2017 y 2025, en idioma inglés o español, y se priorizaron artículos con
validación científica. Se descargaron los metadatos, resúmenes y textos de los documentos
para su posterior evaluación. Para garantizar que los estudios incluidos fueran comparables
y pertinentes, se verificó que cada artículo cumpliera simultáneamente seis condiciones: que
cuente con resultados de microestructura o porosidad, propiedades mecánicas, resistencia
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a cloruros o ambientes agresivos, reología o slump, resistencia a la carbonatación y el
impacto ambiental en comparación con mezclas de referencia de cemento Portland.
El proceso de selección se desarrolló en cuatro etapas, conforme a la metodología PRISMA
(Figura. 2). En la fase de identificación se recuperaron 170 artículos aplicando la ecuación
booleana definida en las bases ScienceDirect, Scopus, SpringerLink y Google Scholar.
Posteriormente, durante el filtrado se descartaron 37 registros duplicados, un artículo
retractado y otro anterior a 2017, de modo que quedaron 130 trabajos únicos. Al momento
de elección se examinan título, resumen y conclusiones de cada artículo, lo que permitió
seleccionar 35 estudios que satisfacían al menos uno de los seis criterios de inclusión
preestablecidos. En el último paso es la etapa de inclusión, se incorporan siete
investigaciones; una ecuatoriana y seis sudamericanas. De esta forma, el corpus final quedó
constituido por 42 artículos científicos sometidos a revisión detallada. La Figura. 2 presenta
el diagrama PRISMA correspondiente.
Figura 1. Diagrama de flujo PRISMA que muestra el proceso de selección de datos para la investigación
Los siete artículos incluidos correspondientes a Sudamérica y Ecuador no cumplen con
todos los criterios técnicos establecidos, su inclusión se justifica por el alto valor contextual,
tales como materias primas locales, prácticas industriales y condiciones ambientales,
además que aportan información crítica para interpretar los resultados en el ámbito
latinoamericano, ya que no existe mucha información sobre el tema en esta zona. Estos
artículos están señalados como “uso contextual”, no se incorporan a promedios ni síntesis
cuantitativas globales, y su utilización se restringe a comparaciones puntuales o a discusión
narrativa. Por lo tanto, se tiene los siguientes artículos: [45] (Ecuador), aporta evidencia local
de microestructura, cloruros, trabajabilidad y carbonatación natural; [46] (Chile), respalda
microestructura, cloruros y mecánicas con puzolana volcánica; [42] y [44] (Brasil), sustentan
desempeño mecánico/ambiental y mezclas cuaternarias ≤45 % clínker; [41] (Brasil),
proporciona línea base de ACV; [18] (Brasil), documenta cinética de hidratación y reología;
y [43] (Colombia), ofrece un referente ambiental regional para el contraste de magnitudes.
Así, se preserva la idea de la síntesis principal dentro de un marco realista de aplicación
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regional. Las referencias mencionadas anteriormente se encuentran definidas en la tabla 1,
donde se justifica su inclusión, criterios incumplidos y el tratamiento de análisis.
Tabla 1. Artículos incluidos por valor contextual: criterios incumplidos, justificación y análisis
Referencia
Criterios incumplidos
Justificación de inclusión
Tratamiento en el análisis
[45]
(Ecuador)
Impacto ambiental
Evidencia local directa
(microestructura, cloruros,
reología, carbonatación natural en
costa)
Entra en tablas/comparaciones de
microestructura/durabilidad/trabaja
bilidad/carbonatación; excluido de
síntesis ambiental
[46] (Chile)
Reología/Slump,
Carbonatación, Impacto
ambiental
Pertinencia andina (polvo
volcánico Calbuco); datos de
microestructura, cloruros y
mecánicas
Entra en tablas de
microestructura/cloruros/mecánicas
; excluido de reología,
carbonatación y ambiente
[42] (Brasil)
Microestructura/porosidad
, Cloruros,
Reología/Slump,
Carbonatación
comparables
Estrategia de producción LC3 en
Brasil; desempeño mecánico y
beneficio ambiental a escala
industrial
Discusión narrativa
(mecánicas/ambiental); excluido de
síntesis microestructural y de
transporte iónico
[44] (Brasil)
Cloruros, Reología/Slump,
Carbonatación
(microestructura parcial)
Mezclas cuaternarias LC3 (≤45%
clínker) con subproductos
regionales; desempeño a 91 d y 6
meses
Usado en mecánicas y discusión
ambiental; excluido de
cloruros/carbonatación/reología
[41] (Brasil)
Microestructura,
Mecánicas, Cloruros,
Reología,
Línea base ambiental para LC3
con residuos caoliníticos
amazónicos; viabilidad regional
Usado en discusión
ambiental/logística; no entra a
síntesis experimentales
[18] (Brasil)
Mecánicas 28 d vs OPC,
Cloruros, Carbonatación,
Impacto ambiental
Soporte de cinética de hidratación
y reología para LC3
Incluido para
reología/trabajabilidad
[43]
(Colombia)
No es LC3, faltan todos los
parámetros LC3
comparables
Contexto ambiental regional:
magnitudes de GWP en soluciones
latinoamericanas
Solo discusión ambiental
contextual; no entra a
comparaciones LC3
Fuente: Elaboración propia.
Como complemento al análisis temático, se realiza un estudio bibliométrico con la
herramienta VOSviewer. Para ello se extrajo metadatos de los cuarenta y tres artículos
seleccionados de tal manera: título, autores, año de publicación, palabras clave y fuente.
También se elaboraron tres tipos de mapas: de co-ocurrencia de palabras clave, donde se
identificó los términos más frecuentes y sus conexiones semánticas; de redes de coautoría,
que permiten ubicar a los autores, instituciones y regiones geográficas con mayor
producción conjunta; y de evolución temporal, útil para visualizar la aparición y
consolidación de líneas de investigación emergentes como se puede ver en la (Figura. 3).
Los resultados muestran que los conceptos “LC3”, “calcined clay”, “volcanic ash”, “low
carbon cement” y “life cycle assessment” concentran la mayor densidad de enlaces; además,
revelan una colaboración académica particularmente intensa entre grupos de Suiza, India,
Brasil, Colombia y Cuba, junto con un incremento reciente de contribuciones con enfoque
latinoamericano [42]. En conjunto, VOSviewer aporta una visión cuantitativa del desarrollo
científico sobre cementos de bajo carbono con puzolanas naturales, al tiempo que ayudó a
delimitar la concentración temática, el grado de madurez tecnológica y los vacíos todavía
existentes en la literatura especializada.
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Figura 2. Mapa bibliográfico basado en autores de la etapa final de búsqueda
3. Resultados
3.1. Microestructura y Porosidad
A nivel internacional, diversas investigaciones demostraron que la sustitución parcial
de Clinker por la mezcla caliza-arcilla en sistemas LC3 promovió un sellado más rápido y
efectivo de la red porosa. Se observó que, en periodos de curado relativamente cortos, los
poros grandes disminuyeron significativamente, y la conectividad entre ellos se redujo de
forma drástica [16], [12]. Los estudios mostraron, además, que este refinamiento progresivo
del sistema poroso fue acompañado por un incremento sostenido en la resistividad eléctrica,
vinculado al desarrollo de productos de hidratación que densificaron la matriz [47]. Estos
efectos se resumen en la Tabla 2, donde se observa que el LC3 favoreció una microestructura
más cerrada, con menor continuidad de vías de transporte, y una respuesta eléctrica más
robusta frente al paso de iones.
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 170
Tabla 2. Resultados microestructurales – Escala global
Parámetro
Valor Inicial
(OPC / 7 días)
Valor Final
(LC3 / 90 días)
Porosidad permeable
(%) [16]
34
16
Radio crítico de poro
(nm) [16]
31
14
Macroporosidad (≥ 1
µm) (%) [16]
16,6
2,4
Conectividad de poros
(%) [12]
92
9
Aumento resistividad
superficial [47]
–
4–5 veces más
que OPC
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [16].
En el contexto sudamericano, investigaciones realizadas en Chile evidenciaron una
evolución microestructural progresiva en morteros con reemplazo parcial de Clinker por
polvo volcánico. Aunque la porosidad total no disminuyó tan marcadamente como en los
sistemas tradicionales, se verificó un aumento considerable en la proporción de poros finos
y en la complejidad de la red interna [46]. La retención de mercurio y los resultados de
espectroscopía eléctrica sugirieron una estructura más tortuosa y una interfaz más activa.
La Tabla 3 sintetiza estos cambios, destacando que, a pesar de la porosidad ligeramente
mayor, las mezclas mostraron un mejor sellado capilar y una resistencia eléctrica más alta
en el tiempo.
Tabla 3. Resultados microestructurales – Sudamérica (Chile)
Parámetro
CEM I
VP10
VP20
Porosidad total (%)
(400 días)
10,9
12,5
14,5
Fracción de poros <
100 nm (%)
–
–
58
Hg retenido al final
(%)
51
–
66
R₂ (resistencia) (kΩ)
~2
–
~7
C₂ (capacitancia) (nF)
~0,8
–
~1,6
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [46].
En Ecuador, estudios recientes con concreto, de cemento compuesto por 50% de sustitución
de Clinker (LC3-50), revelaron una red capilar visiblemente más compacta que la del
concreto Portland convencional. La disminución de la porosidad efectiva y el aumento de
poros finos indicaron una mejora clara en la estructura del material [45]. Estos cambios
microestructurales se reflejaron directamente en un salto importante en la resistividad
superficial, lo que denotó una conectividad porosa mucho menor [45]. La Tabla 4 muestra
estos resultados, donde se aprecia que el uso de LC3 generó una matriz más refinada y
resistente frente al paso de fluidos y iones.
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 171
Tabla 4. Resultados microestructurales – Ecuador
Parámetro
OPC
LC3-50
Porosidad efectiva (%)
13,8
10,4
Fracción de poros < 100 nm
(%)
41
57
Resistividad superficial
(kΩ·cm)
28
63
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
3.2. Propiedades Mecánicas
A escala global, los sistemas LC3 demostraron una capacidad mecánica notable,
incluso cuando se redujo de manera considerable el contenido de Clinker. En un estudio, se
reportaron resistencias a compresión de entre 45 y 55 MPa a los 28 días en mezclas LC3-50
y relaciones agua/cemento de 0,45–0,50, resultados comparables o incluso ligeramente
superiores al cemento Portland convencional [47]. Si bien se observó una pérdida de
resistencia inicial (días 1 a 3), esta diferencia se cerró el séptimo día. Otro estudio alcanzó
una resistencia de 57,1 MPa en una matriz LC3 sin fibras, mientras que la inclusión de fibras
de polipropileno redujo la compresión a alrededor de 44 MPa, pero mejoró
significativamente la resistencia a flexión, alcanzando 7,7 MPa, revelando la sensibilidad del
sistema a cambios en la porosidad interfacial [9]. Incluso utilizando arcillas de baja
reactividad (con bajo contenido de caolinita), se mantuvieron resistencias de
aproximadamente 40–45 MPa a los 28 días, solo un 25 % por debajo del OPC de referencia,
lo que confirmó la viabilidad estructural del LC3 con materias primas de calidad marginal
[26]. En conjunto, los datos presentados en la Tabla 5 demuestran que el LC3 puede alcanzar
entre 45 y 57 MPa a 28 días, superando la desventaja inicial de resistencia durante la primera
semana de curado, lo que lo posiciona como una alternativa viable de bajo carbono con
desempeño estructural comparable al del cemento Portland convencional.
Tabla 5. Propiedades mecánicas – Escala global
Mezcla / Condición
Resistencia a
compresión (28 d)
Otras observaciones
LC3-50 % (w/b 0,45–0,50) [11]
45–55 MPa
Similar o superior al OPC
LC3 sin fibras [9]
57,1 MPa
LC3 + 2,5 % vol. fibras PP [9]
≈ 44 MPa
(compresión)
Flexión: 7,7 MPa
LC3 con arcilla de baja reactividad [26]
≈ 40–45 MPa
≈ 25 % inferior al OPC
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [9], [26], [11].
En Sudamérica, distintas investigaciones validaron el comportamiento mecánico del LC3
adaptado a materias primas locales. En Chile, se realizaron sustituciones parciales del
Clinker con polvo volcánico del Calbuco, logrando resistencias de aproximadamente 45
MPa a 28 días para mezclas con 10 % de reemplazo (VP10), y cerca de 42 MPa para mezclas
con 20 % (VP20), cumpliendo con los requisitos mínimos estructurales y exhibiendo una
microestructura densa [43]. En Brasil, los cementos LC3-50 superaron los 42,5 MPa a los 28
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 172
días, incluso con adición de materiales como ceniza volante, escoria o bagazo de caña [42].
Además, se observó que algunas formulaciones con menor Clinker lograron mantener
valores iniciales similares y superarlos a los seis meses [42]. La Tabla 6 resume estos
hallazgos, que sitúan los valores de resistencia a los 28 días en un rango de 40 a 47 MPa,
confirmando que las formulaciones sudamericanas de LC3 ofrecen un desempeño mecánico
fiable mientras se reduce la huella de carbono del cemento.
Tabla 6. Propiedades mecánicas – Sudamérica
Mezcla / Condición
Resistencia a compresión
(28 d)
Observaciones adicionales
VP10 (Chile, 10 % polvo
volcánico) [43]
≈ 45 MPa
Microestructura más tortuosa que
CEM I
VP20 (Chile, 20 % polvo
volcánico) [43]
≈ 42 MPa
Cumple clase estructural 32,5
MPa
LC3 Brasil (50 % Clinker)
[43]
> 42,5 MPa
Cumple CP-V-ARI con cenizas,
escoria o bagazo
Cuaternarios con ≤ 45 %
Clinker [45]
≈ 47 MPa a 91 d; mejora a
6 meses
Sostenibilidad con buen
rendimiento
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [46], [44].
En Ecuador, el uso de LC3 con 50 % de Clinker permitió obtener resistencias a compresión
superiores al concreto Portland convencional. A los 7 días, la mezcla alcanzó 35,8 MPa, un
11 % por encima del OPC, y a los 28 días alcanzó 45,7 MPa, superando al cemento Portland
en un 16 % (39,6 MPa) [46]. Como se muestra en la Tabla 7, este comportamiento fue
atribuido a la formación temprana de productos de hidratación como C-A-S-H y
carboaluminatos, que favorecieron la ganancia de resistencia desde las primeras edades.
Tabla 7. Propiedades mecánicas – Ecuador
Mezcla
Edad de curado
Resistencia a
compresión (MPa)
Comparación con
OPC
LC3-50
7 días
35,8
11%
LC3-50
28 días
45,7
+16 % (vs 39,6 MPa)
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
3.3. Cloruros y Sulfatos
Los estudios a nivel global evidenciaron que sustituir parcialmente el Clinker por
caliza y arcilla calcinada contribuyó a una disminución drástica del transporte de iones
cloruro. En morteros con 45 % de reemplazo total (30 % de arcilla calcinada y 15 % de caliza),
se detectó una reducción del coeficiente de migración no estacionaria del 56 % a los 28 días
y del 83 % a los 90 días en comparación con el cemento Portland convencional [16]. En
sistemas LC3-50, se observó que el coeficiente de difusión efectiva bajó a la mitad en poco
más de un mes [48]. Además, en condiciones de exposición combinada a cloruros y
carbonatación, se alcanzaron coeficientes estacionarios de solo 0,45 × 10⁻¹² m²/s, en contraste
con 1,25 × 10⁻¹² m²/s del OPC, efecto atribuido a la formación de fases AFm que inmovilizan
los cloruros [49]. La Tabla 8 resume estos resultados, que muestran reducciones del 50 % al
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 173
80 % en el transporte de cloruros, confirmando la idoneidad del LC3 para ambientes
agresivos como zonas costeras oestructuras expuestas a sales de deshielo.
Tabla 8. Transporte de cloruros- Escala global
Mezcla / Condición
Tipo de medición
Valor LC3
Valor OPC
Reducción
CC30LS15 (45 %
sustitución) [16]
Migración no
estacionaria (28 d)
–
–
-56%
Migración no
estacionaria (90 d)
–
–
-83%
LC3-50 (35 días) [48]
Difusión efectiva
(DE)
1,6 × 10⁻¹² m²/s
3,2 × 10⁻¹² m²/s
-50%
LC3 (exposición a
carbonatación + Cl⁻) [49]
Difusión estacionaria
(DE)
0,45 × 10⁻¹² m²/s
1,25 × 10⁻¹² m²/s
-64%
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [16], [48], [49].
En Sudamérica, un estudio en Chile demostró que el reemplazo parcial de Clinker con polvo
volcánico mejoró de forma significativa la resistencia frente a la penetración de cloruros. A
los 400 días, el coeficiente de difusión estacionaria se redujo en un 50 % con 10 % de adición
y en un 75 % con 20 % de reemplazo, respecto al mortero convencional [46]. De forma
complementaria, las mediciones del coeficiente de migración no estacionaria (según NT
BUILD 492) mostraron disminuciones de hasta un 50 %, lo que confirmó que la
incorporación de esta puzolana volcánica refinó la red porosa y limitó el ingreso de iones
agresivos. Los valores correspondientes se presentan en la Tabla 9.
Tabla 9. Transporte de cloruros – Sudamérica (Chile)
Mezcla
(Calbuco)
Tipo de medición
Valor
(m²/s)
Reducción
respecto al
OPC
CEM I
Difusión estacionaria
(400 d)
≈ 4 × 10⁻¹²
–
VP10 (10 % PV)
Difusión estacionaria
≈ 2 × 10⁻¹²
-50%
VP20 (20 % PV)
Difusión estacionaria
≈ 1 × 10⁻¹²
-75%
CEM I
Migración (NT BUILD
492)
~20 × 10⁻¹²
–
VP10
Migración
≈ 12 × 10⁻¹²
-40%
VP20
Migración
≈ 10 × 10⁻¹²
-50%
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [46],
En Ecuador, se comprobó una mejora importante en la durabilidad frente al ingreso de
cloruros. El coeficiente de migración no estacionaria se redujo más de un 50 %, pasando de
6,8 × 10⁻¹² m²/s en el concreto convencional (categoría "moderada") a 3,2 × 10⁻¹² m²/s en el
LC3-50 (categoría "muy baja"). A esto se sumó una reducción importante en el coeficiente
de difusión aparente a 24 meses, de 2,1 × 10⁻¹² m²/s a 1,0 × 10⁻¹² m²/s, lo cual indica una
capacidad mucho mayor para resistir ambientes con presencia de sales marinas. Estos
resultados se sintetizan en la Tabla 10 [45].
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 174
Tabla 10. Transporte de cloruros – Ecuador
Tipo de medición
Valor LC3-50
Valor OPC
Reducción
(%)
Migración (NT BUILD 492)
3,2 × 10⁻¹² m²/s
6,8 × 10⁻¹² m²/s
-53%
Difusión aparente (24 meses)
1,0 × 10⁻¹² m²/s
2,1 × 10⁻¹² m²/s
-52%
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
3.4. Reología y Slump
A escala global, se demostró que la trabajabilidad de sistemas LC3 puede modificarse
ampliamente mediante el uso de aditivos químicos. En un estudio, la incorporación de
superplastificantes tipo policarboxilato (PCE) al 1,5 % en peso total de la mezcla permitió
reducir el esfuerzo de fluencia dinámico en aproximadamente un 25 % y, cuando se combinó
con un mitigador de arcilla, logró disminuir la viscosidad hasta en un 30 % a los 45 minutos,
sin comprometer la estabilidad del sistema [18]. Por otro lado, se evidenció que la reología
de las pastas LC3 es altamente sensible a la presencia de adiciones como sulfato de calcio o
cloruro de calcio. En particular, la adición de 2 % de yeso suavizó la fluencia inicial, mientras
que una dosis de 5 % de CaCl₂ generó una rápida rigidez del sistema: aumentó la tensión
de fluencia estática a más de 230 mN·m antes de los 60 minutos y duplicó el módulo elástico
G′ frente al testigo sin aditivos [23]. La Tabla 11 resume estos efectos, confirmando que el
comportamiento reológico del LC3 puede ir desde una respuesta comparable al OPC hasta
un sistema más rígido, dependiendo de los ajustes en sulfato, cloruro o superplastificante,
ofreciendo así una ventana de trabajabilidad controlada de hasta 75 minutos. Por lo tanto,
se puede identificar los resultados con la incorporación de aditivos [18] y sin la misma [23].
Tabla 11. Reología y trabajabilidad – Escala global
Condición experimental
Parámetro reológico
afectado
Efecto observado
LC3 + 1,5 % PCE + mitigador
de arcilla [18]
Viscosidad equivalente (a 45
min)
Reducción de hasta 30
%
LC3 + 1,5 % PCE [18]
Esfuerzo de fluencia
dinámico
Reducción ≈ 25 %
OPC + 0,5 % PCE [18]
Fluencia inicial
Casi eliminada
LC3 + 2 % yeso [23]
Fluencia inicial
Disminución
LC3 + 5 % CaCl₂ [23]
Tensión de fluencia estática
(≤ 60 min)
≥ 230 mN·m; G′
duplicado respecto al
control
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [18], [23].
En Ecuador, los ensayos con una relación agua/cemento constante de 0,50 mostraron
diferencias claras en el comportamiento al revenimiento. La mezcla de referencia (OPC)
presentó un cono Abrams de 12 cm, mientras que el LC3-50, con la misma dosificación
inicial, mostró solo 7,5 cm. Sin embargo, la trabajabilidad requerida se alcanzó fácilmente
mediante ajuste en la dosis del superplastificante, sin que se observaran signos de
segregación ni pérdida acelerada de asentamiento [46]. La Tabla 12 resume estos resultados.
Cabe mencionar que se cuenta únicamente con los resultados obtenidos de mezclas
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 175
combinadas con aditivos, a diferencia del contexto sudamericano donde se podía identificar
mezclas con la incorporación de aditivos y sin la misma, por lo que la comparación se debe
limitar al uso de aditivos en mezclas LC3.
Tabla 12. Reología – Ecuador
Mezcla
Relación
a/c
Revenimiento
(cm)
Observaciones
adicionales
OPC
0,50
12,0
Comportamiento estándar
LC3-50
0,50
7,5
Requiere ajuste de PCE
para lograr trabajabilidad
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
3.5. Carbonatación
A nivel global, los estudios cuantitativos sobre carbonatación en LC3 son limitados y
se destacan principalmente los trabajos de Khan et al. En su análisis de corrosión combinada
por CO₂ y cloruros, observaron que tras 56 días de exposición acelerada (1 % CO₂ + 5 %
NaCl), la profundidad media del frente carbonatado en pastas LC3 fue de 2,2 mm,
considerablemente menor que los 4,5 mm registrados en cemento Portland convencional.
Al mismo tiempo, la densidad de corriente corrosiva en el acero se redujo de 0,71 a 0,38
µA/cm², debido a la formación de un gel C-A-S-H más compacto que protege la matriz [49].
Complementariamente, otro estudio con RMN unilateral confirmó que, tras 72 horas de
carbonatación acelerada, solo aproximadamente el 35 % del agua capilar fue consumida en
LC3, frente a más del 60 % en OPC, lo que evidencia un efecto de taponamiento precoz que
frena el avance del CO₂ [27]. Estos resultados se resumen en la Tabla 13 y provienen
directamente de los datos experimentales sin extrapolaciones.
Tabla 13. Carbonatación acelerada – Escala global
Mezcla
Tiempo de
exposición
Profundidad de
carbonatación
(mm)
Densidad de
corriente corrosiva
(µA/cm²)
Agua capilar
consumida (%)
LC3 [27], [49]
56 días
2,2
0,38
~35 (tras 72 h)
OPC [27], [49]
56 días
4,5
0,71
>60 (tras 72 h)
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
En Ecuador, bajo condiciones de exposición natural atmosférica en zona litoral, la
profundidad de carbonatación medida a los 24 meses fue de 1,0 mm para OPC y de 5,2 mm
para LC3-50, con un coeficiente de carbonatación natural aproximado de 1,06 mm/√año. No
se detectaron avances de carbonatación en las zonas permanentemente húmedas, como en
la marea o inmersión, sugiriendo que la saturación del ambiente limita la reacción con CO₂,
a pesar de la mayor reactividad de la matriz LC3 [45]. Los valores están detallados en la
Tabla 14.
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 176
Tabla 14. Carbonatación natural- Ecuador
Mezcla
Tiempo
(meses)
Profundidad
carbonatada
(mm)
Coeficiente
k_nat
(mm/√año)
Observaciones
OPC
24
1,0
–
Sin carbonatación en zonas
húmedas
LC3-50
24
5,2
≈ 1,06
Sin carbonatación en zonas
húmedas
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [45].
3.6. Impacto ambiental
Los análisis de ciclo de vida en investigaciones fuera de Sudamérica confirmaron que
la reducción del contenido de Clinker es considerada como la principal estrategia para
disminuir la huella de carbono a causa de la fabricación de cementos. Por ejemplo, un
estudio comparó un cemento Portland convencional con emisiones de 819 kg CO₂ por
tonelada frente a un LC3-50 que generó 482 kg CO₂, lo que representa una reducción del 41
%. Además, una formulación sin Clinker pudo disminuir el impacto hasta 197 kg CO₂,
equivalente a un 76 % menos que el PC [36]. Al trasladar estos resultados al hormigón, otro
trabajo evidenció que reemplazar OPC por mezclas con caliza y ceniza volante redujo la
huella de carbono entre un 35 % y 75 %, pasando de 10,39 a 3,48 kg CO₂ por metro cúbico
con una mezcla compuesta por 25 % OPC, 60 % ceniza volante y 15 % caliza [6]. En conjunto,
estas investigaciones indicaron que limitar el contenido de Clinker a la mitad o eliminarlo
casi por completo permite reducir entre un tercio y tres cuartas partes las emisiones,
consolidando la ventaja ambiental de los ligantes LC3 y otros similares de baja huella de
carbono. Estos datos se presentan en la Tabla 15.
Tabla 15. Impacto ambiental- Comparación global
Mezcla / Condición
Emisiones en centenas
CO₂ (kg/t o kg/m³)
Reducción (%)
respecto a OPC
CEM I (Portland convencional) [36]
819 kg CO₂ eq/t
–
LC3-50 [36]
482 kg CO₂ eq/t
-41%
Formulación sin Clinker [36]
197 kg CO₂ eq/t
-76%
Hormigón con 25 % OPC + 60 %
ceniza + 15 % caliza [6]
3,48 kg CO₂ eq/m³
-66 % aprox.
Hormigón con OPC convencional [6]
10,39 kg CO₂ eq/m³
–
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [6], [36].
En el contexto sudamericano, los análisis de ciclo de vida disponibles mostraron que la
sustitución parcial de Clinker con materiales locales también permitió reducir
sustancialmente la huella de carbono. En Chile, el reemplazo del 10 % y 20 % de este
material, con polvo volcánico redujo las emisiones en un 9,3 % y 18,7 % respectivamente,
sin comprometer la resistencia mecánica del mortero [43]. En Brasil, el ensayo con LC3-50
redujo el potencial de calentamiento global (GWP) en aproximadamente 33 % en
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 177
comparación con el cemento CP-V-ARI. Asimismo, la mezcla de esta matriz con 10 % de
escoria o ceniza volante, limitando el Clinker al 40–45 %, proporcionó un ahorro adicional
cercano al 21 % sin pérdida de rendimiento mecánico [42]. En conjunto, la reducción realista
de emisiones en Sudamérica osciló entre 18 % y 45 % cuando el Clinker se limita entre 40 %
y 80 % mediante LC3 y otros materiales suplementarios, como se detalla en la Tabla 16.
Tabla 16. Impacto ambiental – Sudamérica
Mezcla / Condición
Emisiones CO₂
(kg/m³)
Reducción (%) respecto a OPC
Mortero con 10 % polvo volcánico
(Chile) [43]
–
-9,3 %
Mortero con 20 % polvo volcánico
(Chile) [43]
–
-18,7 %
LC3-50 (Brasil) [45]
–
-33%
LC3-40/45 + 10 % escoria/ceniza
(Brasil) [45]
–
-21 % adicional
Hormigón alcalino-activado con
puzolana [44]
210,9 kg CO₂ eq/m³
-44,7 %
OPC convencional [44]
381,2 kg CO₂ eq/m³
–
Fuente: Elaboración propia con información recopilada del artículo [46], [43], [44].
4. Discusión
Los principales hallazgos se resumen en la Tabla 17, que compara el comportamiento
del cemento LC3 frente al OPC en aspectos fundamentales como resistencia mecánica,
durabilidad, microestructura, respuesta a agentes agresivos e impacto ambiental. Esta
síntesis permite establecer una base clara para el análisis interpretativo que se desarrolla a
continuación, conectando cada resultado obtenido con la literatura científica relevante.
Tabla 17. Resumen de los principales hallazgos entre LC3 y OPC.para la industria de la construcción en Ecuador
Aspecto evaluado
Resultados LC3 vs OPC
Resistencia a compresión
Incremento de 10-15 % respecto al OPC a 28 días; microestructura
densificada y mayor capacidad de transferencia de esfuerzos.
Durabilidad (penetración de cloruros)
Reducción del 30-45 % en la penetración de cloruros; mejor
desempeño frente a ambientes marinos y agresivos.
Microestructura y trabajabilidad
Microestructura más densa; mayor impermeabilidad; ligera
reducción del slump (1-2 cm), compensada con ajuste de agua o
superplastificantes.
Carbonatación y sulfatos
Resistencia similar o superior frente a carbonatación y ataque por
sulfatos, según tipo de arcilla y porcentaje de reemplazo.
Impacto ambiental y sostenibilidad
Reducción del 30-45 % de las emisiones de CO₂; el uso de arcillas
y calizas locales disminuye la huella de transporte y la energía
incorporada.
Fuente: Elaboración propia
En términos de resistencia a compresión, las mezclas con cemento LC3 desarrollan
incrementos de aproximadamente 10–15 % respecto al OPC a los 28 días. Este
comportamiento coincide con lo observado por Liu et al. (2022) [9], quien explica que,
debido a las fases hidratadas más densas formadas en las matrices con arcilla calcinada, se
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 178
obtiene una mejora en la resistencia a compresión. De manera complementaria,
Mohammadi et al. (2023) [14] demostraron que la incorporación de fibras en una matriz LC3
mejora la transferencia de esfuerzos, lo cual indica una buena respuesta mecánica del
material. Asimismo, estudios recientes de Kumar y Kumar [5] y Fan et al. [30] sugieren que
el LC3 puede aplicarse incluso en concretos de ultra-alto desempeño (UHPC), evidenciando
su versatilidad para usos estructurales exigentes. Fomentar el uso del LC3 en el contexto
ecuatoriano significaría un mejor aprovechamiento de arcillas y calizas locales —materiales
abundantes en el país— destinados a la producción de concretos más resistentes y con un
menor impacto ambiental.
En cuanto a la durabilidad, los resultados evidencian que las mezclas con LC3 reducen entre
un 30–45 % la penetración de iones cloruro frente al OPC. Esto concuerda con lo reportado
por Nguyen et al. [49], quienes demostraron que los concretos LC3 presentan
concentraciones de cloruros significativamente menores que los tradicionales. Otros
estudios, como los de Bernal et al. [47] y Y. Wang et al. [49], confirman que la
microestructura refinada del LC3 ralentiza los procesos de corrosión incluso bajo
condiciones de carbonatación. Esta evidencia se respalda con el estudio de Garcés-Vargas
et al. [46] en Salinas (Ecuador), el cual observó que la durabilidad del concreto LC3 se
mantiene incluso en ambientes marinos. Este resultado es particularmente relevante para la
construcción de estructuras a lo largo de las zonas costeras del país. Además, Hu et al. (2024)
[26] demostró que el LC3 exhibe una buena resistencia en entornos agresivos incluso
empleando arcillas de baja calidad, aspecto importante dada la variabilidad de los
materiales locales.
Respecto a la microestructura y trabajabilidad, se observó que la incorporación de cemento
LC3 provoca una ligera reducción en la fluidez inicial del hormigón, con una disminución
de revenimiento del orden de 1–2 cm en comparación con el OPC. Esto se explica por la
mayor finura y reactividad de las arcillas calcinadas, las cuales incrementan la demanda de
agua y afectan la cinética de hidratación, tal como señalan Chen et al. (2020) [10] y Ribeiro
et al. (2024) [18]. No obstante, Bernal et al. (2021) [12] y Ascensão et al. (2024) [29]
evidenciaron que los carboaluminatos formados durante la hidratación del LC3 refinan la
red de poros y mejoran la impermeabilidad de la matriz. Si bien es necesario ajustar la
dosificación de agua o emplear superplastificantes para compensar la leve pérdida de
trabajabilidad, los beneficios obtenidos en resistencia y durabilidad compensan
ampliamente este efecto.
En el ámbito ambiental y de sostenibilidad, se confirma que las emisiones de CO₂ se reducen
aproximadamente en un 30–45 % al emplear sistemas LC3 en lugar de OPC. Este rango es
comparable con los resultados reportados en estudios sudamericanos, como los de Salvi
Balestra et al. (2021, 2022) [42, 45, 48], que identificaron disminuciones de magnitud similar
en Brasil. Asimismo, Jin et al. (2024) [15] destaca al LC3 como un material de bajo carbono
apto para tecnologías emergentes, por ejemplo en la impresión 3D, lo que subraya su
potencial innovador. Por su parte, Kanagaraj et al. (2024) [20] promueven la adopción del
LC3 mediante políticas públicas que apoyen la transición hacia una construcción más
sostenible. En Ecuador, Garcés-Vargas et al. (2024) [46] confirmó la factibilidad de producir
Novasinergia 2026, 9(1), 160-184 179
cemento LC3 a partir de arcillas locales, lo que reduciría la necesidad de Clinker importado
y alinearía la industria con los compromisos climáticos internacionales del país.
Si bien los resultados obtenidos confirman el potencial del LC3 como sustituto parcial del
cemento Portland, es importante reconocer algunas limitaciones. En primer lugar, los
ensayos analizados se realizaron mayoritariamente en condiciones controladas de
laboratorio, lo cual no refleja plenamente el comportamiento real en obras a gran escala
donde factores ambientales pueden influir significativamente en la durabilidad. En segundo
lugar, la calidad de las arcillas locales en Ecuador es variable en términos de contenido de
caolinita y presencia de impurezas, lo que podría afectar la consistencia de los resultados al
aplicar el LC3 en distintas regiones del país. Además, se requiere investigar la vida útil a
largo plazo de estructuras construidas con LC3, ya que los estudios disponibles se
concentran principalmente en etapas tempranas de hidratación y desarrollo de resistencia.
Otro aspecto a considerar es la adaptación de la industria cementera y de la construcción
para la producción y uso masivo del LC3: será necesaria inversión en procesos de
calcinación de arcillas, así como capacitación técnica para ajustar las dosificaciones en obra.
Finalmente, aunque el LC3 presenta reducciones claras en las emisiones de CO₂, aún falta
evaluar con detalle el impacto económico de su implementación a gran escala,
especialmente en comparación con los costos actuales de producción del cemento Portland.
En conjunto, estas consideraciones señalan la necesidad de investigaciones aplicadas futuras
que validen la viabilidad técnica, ambiental y económica del LC3 bajo condiciones reales de
construcción en Ecuador.
Los presentes hallazgos sugieren que el LC3 puede integrarse de manera efectiva en el
diseño de concretos estructurales locales, aportando simultáneamente mejoras en
resistencia, durabilidad y sostenibilidad. Desde un punto de vista teórico, nuestros
resultados fortalecen los modelos de hidratación y las explicaciones microestructurales de
mezclas con arcilla calcinada, proporcionando evidencia valiosa para la ingeniería civil
orientada al desarrollo de materiales de bajo carbono. En definitiva, este estudio confirma
que el LC3-50 ofrece resistencias mecánicas equivalentes o superiores al OPC, mayor
durabilidad frente a la penetración de cloruros y a la carbonatación, ajustes reológicos
manejables y una notable reducción de emisiones de CO₂. En el contexto ecuatoriano, estos
resultados posicionan al LC3-50 como una alternativa sólida y sostenible para la
construcción, vinculando la evidencia científica global con la realidad local, y abriendo
nuevas oportunidades tanto para investigaciones aplicadas como para el desarrollo de
políticas públicas en pro de una construcción sustentable.
5. Conclusiones
El cemento LC3-50 se consolida como una alternativa técnica, ambiental y económica
sólida frente al cemento Portland convencional, representando un avance importante en el
estado del arte de los materiales cementantes de bajo carbono. A nivel microestructural, las
mezclas con LC3-50 reducen significativamente la porosidad y la conectividad de la matriz
cementante, al tiempo que incrementan la resistividad eléctrica; esto se traduce en una
microestructura más compacta y resistente al ingreso de agentes agresivos, prolongando la
vida útil de las estructuras y asegurando un mejor desempeño en condiciones exigentes.
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En cuanto a las propiedades mecánicas, los valores recopilados fueron consistentes en
diversas escalas geográficas. A nivel internacional, el LC3-50 alcanza resistencias a
compresión típicamente entre 45 y 57 MPa; en estudios sudamericanos, entre 40 y 47 MPa;
y en Ecuador llegó a ~45,7 MPa, superando en un 16 % la resistencia del cemento Portland
convencional equivalente. Estos resultados evidencian que el LC3-50 no solo mantiene, sino
que incluso mejora las propiedades estructurales necesarias para su aplicación práctica en
proyectos de construcción, validando su desempeño en distintos contextos.
En términos de durabilidad, el LC3-50 demostró una notable resistencia en ambientes
agresivos. Se registraron reducciones de hasta un 83 % en la penetración de cloruros con
respecto al OPC, junto con un comportamiento igual o superior frente a la acción de sulfatos.
Si bien en condiciones litorales del Ecuador se observó un mayor avance de la carbonatación
natural, este fenómeno no comprometió la integridad del material bajo ambientes húmedos,
lo que garantiza su aplicabilidad en zonas costeras. Además, la ligera disminución inicial
de la trabajabilidad en las mezclas con LC3-50 pudo corregirse fácilmente mediante el uso
de aditivos superplastificantes, manteniendo la cohesión y la estabilidad del hormigón
fresco sin sacrificar sus beneficios.
Desde el punto de vista ambiental, los análisis de ciclo de vida revisados indican
reducciones de entre un 33 % y un 76 % en las emisiones de CO₂ al emplear cementos LC3-
50 en lugar de OPC, consolidando a este material como una opción de bajo carbono con gran
potencial para mitigar el cambio climático. En el caso ecuatoriano, esta ventaja cobra
especial relevancia, ya que la abundancia de arcillas y calizas locales permitiría disminuir la
dependencia de Clinker importado, optimizar los costos de producción y fortalecer el
compromiso del país con los objetivos internacionales de sostenibilidad.
De manera práctica, los resultados de este estudio sugieren que el cemento LC3-50 puede
convertirse en una herramienta estratégica para transformar la industria de la construcción
en Ecuador. Su aplicación ofrece una triple ventaja: garantiza la seguridad estructural,
reduce de manera significativa la huella de carbono y fomenta la innovación mediante el
uso eficiente de recursos locales. Esta combinación lo posiciona como un material clave para
vincular la evidencia científica global con las necesidades de la región, sirviendo de puente
entre el conocimiento internacional y su implementación a nivel local. Cabe destacar,
además, que la tecnología LC3 no compite, sino que se complementa con otras soluciones
cementantes de bajo carbono, como los cementos que incorporan cenizas volcánicas. Ambas
estrategias pueden aprovecharse en función de la disponibilidad de puzolanas naturales en
cada zona, ampliando el abanico de materiales sostenibles que Latinoamérica puede
adoptar sin comprometer el rendimiento del hormigón.
No obstante, aún persisten vacíos de conocimiento que deberán abordarse en
investigaciones futuras. Es indispensable realizar ensayos prolongados bajo condiciones
reales de exposición, incluyendo estructuras completas in situ, para evaluar el desempeño
del LC3-50 en distintos escenarios climáticos y ambientales a largo plazo. También resulta
prioritario ampliar los estudios frente a otros agentes agresivos poco explorados, tales como
ciclos de congelamiento-descongelamiento, exposiciones prolongadas a sulfatos o
variaciones térmicas extremas. Finalmente, se recomienda desarrollar análisis de ciclo de
vida específicos para el contexto ecuatoriano, que abarquen todas las etapas del material
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desde la extracción de materias primas hasta su disposición final con el fin de obtener una
valoración más precisa de su impacto ambiental y económico.
Por lo tanto, el cemento LC3-50 no debe considerarse únicamente como un material
experimental, sino como una solución real y estratégica para responder a los retos actuales
de la construcción sostenible. Su capacidad para combinar un desempeño técnico confiable,
una reducción sustancial de emisiones de CO₂ y el aprovechamiento eficiente de recursos
locales lo convierten en un aliado fundamental en la transición hacia edificaciones más
resilientes, sostenibles y responsables con el medio ambiente. Este estudio de revisión
demuestra que la implementación del LC3-50 en Ecuador representa una oportunidad
tangible para transformar la manera en que concebimos los materiales de construcción,
contribuyendo a una industria más innovadora y firmemente comprometida con el
desarrollo sostenible de la región.
Contribuciones de los autores
Conceptualización, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Metodología, H.R., A.B., H.M. y J.Q.;
Análisis de datos, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Investigación, H.R., A.B., H.M. y J.Q.;
Administración del proyecto, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Fuentes de datos: H.R., A.B., H.M. y
J.Q.; Software, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Supervisión, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Validación, H.R.,
A.B., H.M. y J.Q.; Visualización, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Redacción—preparación del
borrador original, H.R., A.B., H.M. y J.Q.; Redacción—revisión y edición, H.R., A.B., H.M. y
J.Q. Todos los autores han leído y aprobado la versión publicada del manuscrito.
Conflicto de Interés
Los autores declaran que no existe ningún conflicto de intereses en relación con la
publicación de este artículo.
Declaración sobre el uso de Inteligencia Artificial Generativa
En la elaboración de este artículo, se utilizó Inteligencia Artificial Generativa con el
fin de realizar correcciones gramaticales, mejorar la puntuación en la escritura de los textos,
así como un soporte en la búsqueda de los artículos científicos utilizados en la investigación
y la validación de DOI. Además, se empleó para asistir en la citación de las referencias
bibliográficas utilizadas. Sin embargo, todas las ideas, análisis y conclusiones son
responsabilidad exclusiva de los autores.
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