FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA 
 
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
TESIS 
“ANALISIS Y PROPUESTA DE CARPETA ASFALTICA CON LA 
TECNOLOGIA (S.M.A) MODIFICADA CON FIBRA NATURAL DE 
CAÑA DE AZUCAR, CUSCO 2018.” 
Presentado por: 
Farfan Valverde, Bladimir Alessander 
Flores Collantes, Rafer Josue 
Para optar al Título Profesional de 
Ingeniero Civil 
Asesor: 
Mg. Ing. Víctor Chacón Sánchez 
 
CUSCO – PERÚ 
          2019 
i 
  
 
Dedicatorias 
 
 
A mi Madre Doris: 
Por haberme apoyado en todo momento  
En las decisiones que tome en mi vida 
Por todo lo que pasamos juntos 
A mi Hermano Edison: 
Gracias por todas tus enseñanzas  
Por tus palabras de apoyo  
Por sobre todo por entenderme y apoyarme 
Te quiero mucho hermano lindo. 
A mis hermanos Endy y Kevin 
Gracias por el apoyo en los momentos más difíciles de mi vida 
Gracias por todos esos momentos de fortaleza que me dieron 
A mi esposa Catherine 
Gracias por tratar de entenderme, por tu amor incondicional 
Por las vivencias juntos, por nuestra historia 
A mi hijo Leandro 
Siempre serás mi mejor regalo en la vida,  
gracias por acompañarme en mis madrugadas de estudio 
gracias por ser mi luz de esperanza de este mundo 
por tu amor incondicional y lleno de sonrisas. 
A toda mi Familia a mi tía Belen, a mis primos Tefo, Berns,Poke 
Tefo Gracias por mostrarme este camino por tu ayuda gracias. 
A la Sra. Catalina, al Sr Ernesto a toda la familia Torvisco Salazar 
Gracias Totales 
 
BLADIMIR ALESSANDER FARFAN VALVERDE     
 
 
 
 
 
ii 
  
 
 
A mis Padres    Georgina Collantes Candia y Rafer Flores Sosa, por ser el 
pilar fundamental en mi formación estudiantil y como en 
la vida, mi gratitud infinita por su amor además de 
inculcarme la persistencia y compromiso con el deber. 
 
A mis Hermanos                     Carmensita, Fridita y omarsito por su incondicional 
apoyo, además de ser confidentes incensantes de alegrías 
y vivencias contidianas. 
 
A mi Familia           Por la constante motivación y afecto en mi diario vivir. 
 
 
 
 
 
Atte: Josue Flores Collantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iii 
  
 
Agradecimientos 
 
Gracias Dios por permitirme llegar a mis metas. 
  
Agradezco a toda mi familia que en todo momento me ha brindado su apoyo 
incondicional y comprensión. 
 
A mis amigos con su apoyo y colaboraron en el desarrollo de mi tesis 
 
Mi agradecimiento al Ing Alfredo Curo Gomez por la ayuda brindada   
  
Mi gratitud al Ing. Víctor Chacón Sánchez por su esfuerzo y apoyo a lo largo del 
desarrollo de la investigación. 
 
Porque sin todos ellos no hubiera sido posible la culminación de esta tesis 
Gracias Totales 
 
BLADIMIR ALESSANDER FARFAN VALVERDE   
  
 
 
iv 
  
 
A Dios         Por darme la fuerza necesaria para culminar esta etapa de 
mi vida, por mi apoyo espiritual y fuente de sabiduría 
infinita. 
 
A mi Asesor de Tesis        Mgt. Ing.Victor Chacon Sanchez por su orientación y 
apoyo constante en el desarrollo de este tema de 
investigación. 
 
Al Director. De EPIC – UAC Al Ing.Robert Milton Merino Yepez por su constante 
motivación en la vida universitaria. 
 
A la Empresas DYNAMICA  Del vecino país de Brasil (Sao Paulo), en especial al 
ENG.LTDA. y MINERACAO  PhD. Ing. Mario Collantes C. y al Ing. Ivan Collantes por 
VALE DO JUQUIA LTDA. ser principales gestores que se pueda donar la fibra Co- 
mercial de celulosa para esta investigación, mi gratitud 
sincera y afectuosa por compartir su experiencia 
profesional. 
  
 
Al grupo  TDM.    Gerente Ing. Jorge Escalante Z. y al Mgt. Ing. Renan 
ASFALTOS S.A.C   Collantes quienes tuvieron por bien facilitarnos el Asfal- 
to con las especificaciones técnicas correspondientes, 
además de su asesoramiento para la correcta utilización. 
Nuestro agradecimiento. 
 
 
 
 
Atte: Josue Flores Collantes. 
 
 
 
 
 
 
v 
  
 
Resumen 
Las mezclas S.M.A. son la combinación de una estructura granular gruesa y un mastic de 
asfalto, filler y fibra; donde prevalece el contacto piedra-piedra debido a su estructura granular, 
de esta manera las cargas de transito son soportadas por las partículas de agregado grueso. Por 
su granulometría se considera un mayor porcentaje de asfalto en la mezcla (6% min.) lo cual 
origina el escurrimiento en las Mezclas Asfálticas SMA y es necesario utilizar un agente 
estabilizador como es la fibra de origen orgánico, que es la Fibra de Celulosa, para evitar el 
escurrimiento. Por lo cual la presente tesis propone el uso de un agente estabilizante elaborado 
a partir de fibra de caña de azúcar y para comprobar el desempeño de este aditivo con respecto 
a la fibra de celulosa se analiza el comportamiento físico – mecánico de una Mezcla Asfáltica 
SMA con fibra de celulosa, con respecto a una Mezcla Asfáltica SMA con fibra natural de caña 
de azúcar, elaborado a partir del bagazo de caña de azúcar. Para las mezclas asfálticas se 
utilizaron los agregados de la cantera de Caicay- sector Paucartambo y cemento asfáltico, solo 
varia el porcentaje de agente estabilizante (fibra de celulosa comercial y fibra natural de caña 
de azúcar), para lo cual se realizó el control de calidad de los agregados, se determinó la 
gradación del agregado en base a su TMN y se eligió 3 gradaciones (Gradación ”01”, Gradación 
“02” y Gradación “03”) que cumplan con los limites granulométricos, se eligió una de las 
gradaciones que cumpla los requerimientos mínimos para %Va, %VMA y VCA Mezcla < VCA 
DRC,  se determina el contenido óptimo de asfalto en variación de (6.0%, 6.5%, 7.0% y 7.5%) 
para la mezcla que a su vez cumpla los requerimientos de porcentaje de vacíos. Para seleccionar 
el porcentaje de agente estabilizante se requirió el ensayo de sensibilidad al Escurrimiento para 
ambos agentes (fibra de celulosa comercial y fibra natural de caña de azúcar) a la temperatura 
de producción en planta. Al determinarse la Gradación Optima, contenido de Asfalto Optimo y 
porcentaje de Agente estabilizante (Fibra de Celulosa comercial y fibra natural de caña de 
azúcar) se procede a la elaboración de las probetas de asfalto y se determina el comportamiento 
de sus propiedades físico mecánicas a través de ensayos, con el fin de verificar que el agente 
estabilizante propuesto (fibra natural de caña de azúcar) puede ser utilizado en mezclas 
asfálticas SMA. 
 
Palabras clave: SMA, Asfalto, Mastic, Agente Estabilizador, Fibra de Celulosa, fibra de caña 
de azúcar, fibra natural de caña de azúcar. 
 
  
 
 
vi 
  
 
Abstract 
The mixtures S.M.A. they are the combination of a thick granular structure and a mastic of 
asphalt, filler and fiber; where the stone-stone contact prevails due to its granular structure, in 
this way the transit loads are supported by the coarse aggregate particles. Due to its 
granulometry a higher percentage of asphalt is considered in the mixture (6% min.), Which 
causes runoff in SMA Asphalt Mixtures and it is necessary to use a stabilizing agent such as 
fiber of organic origin, which is Cellulose Fiber , to avoid runoff. Therefore, the present thesis 
proposes the use of a stabilizing agent made from sugar cane fiber and to verify the performance 
of this additive with respect to cellulose fiber, the physical and mechanical behavior of an SMA 
Asphalt Mix is analyzed. cellulose fiber, with respect to SMA asphalt mix with natural sugar 
cane fiber, made from sugarcane bagasse. For aggregates from the quarry of Caicay-sector 
Paucartambo and asphalt cement, only the percentage of stabilizing agent (commercial 
cellulose fiber and natural sugar cane fiber) was used for the asphalt mixtures, for which quality 
control was carried out of the aggregates, the gradation of the aggregate was determined based 
on its TMN and 3 gradations were chosen (Gradation "01", Gradation "02" and Gradation "03") 
that meet the granulometric limits, one of the gradations that was chosen was chosen. meets the 
minimum requirements for% Va,% VMA and VCA Mixture <VCA DRC, the optimum content 
of asphalt is determined in variation of (6.0%, 6.5%, 7.0% and 7.5%) for the mixture that in 
turn meets the requirements of percentage of gaps. To select the percentage of stabilizing agent, 
the runoff sensitivity test was required for both agents (commercial cellulose fiber and natural 
sugar cane fiber) at the plant production temperature. When the Optima Gradation, Optimal 
Asphalt content and Percentage of Stabilizing Agent (Commercial Cellulose Fiber and Natural 
Sugar Cane Fiber) are determined, the asphalt specimens are processed and the behavior of their 
physical and mechanical properties is determined through of tests, in order to verify that the 
proposed stabilizing agent (natural sugar cane fiber) can be used in SMA asphalt mixtures. 
 
 
 
  
 
 
vii 
  
 
Introducción 
Las carreteras son uno de los ejes de desarrollo de economía más importantes de un país, es 
por ello que se debe mantener el buen estado de estas; y más aún en países como el Perú 
en el que se cuenta con carreteras por encima de los 3000 m.s.n.m., en el que existen 
variaciones bruscas de temperatura y condiciones climáticas desfavorables que afectan al 
pavimento, sumado a todo esto, están las cargas excesivas de vehículos pesados, lo cual 
hace que el pavimento se deteriore rápidamente y no cumpla con la vida útil de diseño. 
Razón por la cual desde hace algunos años se vienen implementando nuevas tecnologías 
y procedimientos para mejorar las propiedades físicas y mecánicas en los pavimentos, en 
las que se varían algunas de sus características y/o composición al momento de diseñar 
la mezcla asfáltica, para que con esto se pueda conseguir mejores resultados y que el 
pavimento responda de mejor manera a las diferentes solicitaciones en la carretera. 
Existen diversos tipos de mezcla asfáltica, actualmente el tipo de mezcla asfáltica en 
caliente convencional (que se clasifica y usa según el huso granulométrico), es el de uso más 
habitual debido a que los resultados en la aplicación de ésta en los pavimentos ha 
evidenciado un buen comportamiento físico y mecánico ante las solicitaciones en las 
carreteras, pero se observa la falla de éstas cuando se ven afectadas por bajas temperaturas y 
sobrecargas excesivas, es por ello el interés de estudiar y proponer alternativas que 
mejoren los resultados en las propiedades físicas y mecánicas del asfalto con tecnologías 
alternativas; como bien podría ser el tipo de mezcla S.M.A. (Stone Mastic Asphalt) el cual 
de acuerdo a la bibliografía revisada muestra mejores resultados y una gran mejora en cuanto 
a sus características en la mezcla asfáltica. 
A finales de los años 60 en Alemania se desarrolla la mezcla asfáltica denominada 
S.M.A.(STONE MASTIC ASPHALT), que es una mezcla que se caracteriza por su alto 
contenido de agregado grueso en un esqueleto de estructura controlada, la estabilidad de la 
mezcla se obtiene por la fricción interna del esqueleto pétreo. Este tipo de mezcla nació con 
el fin de obtener una mayor resistencia al desgaste y deterioro causado por los neumáticos con 
clavos y cadenas que en Europa durante el invierno; después de la prohibición del uso de 
neumáticos con clavos, se verifico que el S.M.A aseguraba un pavimento durable y resistente 
al desgaste en rutas de alto tránsito.  
Esta mezcla S.M.A. ya ha permitido dar solución a los problemas de tránsito pesado y 
climas fríos de las carreteras de Europa, EE.UU, Canadá y en Sudamérica como Brasil y 
Argentina. 
 
 
viii 
  
 
El concepto de diseño S.M.A. se basa en una estructura granular en el cual predomina el 
contacto piedra- piedra el mismo que le provee de alta resistencia cortante, baja deformación 
permanente y considera un buen porcentaje de ligante que le dota de una excelente 
durabilidad. 
. 
  
 
 
ix 
  
 
ÍNDICE GENERAL 
Dedicatorias ................................................................................................................................. i 
Resumen ..................................................................................................................................... v 
Abstract ..................................................................................................................................... vi 
Introducción ............................................................................................................................. vii 
ÍNDICE GENERAL .................................................................................................................. ix 
ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................................. xi 
ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................... xvii 
CAPÍTULO I: Planteamiento del Problema ............................................................................... 1 
1.1. Identificación del Problema ................................................................................................ 1 
1.1.1 Descripción del Problema ................................................................................................. 1 
1.1.2 Formulación Interrogativa del Problema ........................................................................... 2 
1.1.2.1 Formulación Interrogativa del Problema General .......................................................... 2 
1.1.2.2. Formulación Interrogativa de los Problemas Específicos ............................................. 3 
1.2. Justificación e Importancia de la Investigación .................................................................. 3 
1.2.1. Justificación Técnica ........................................................................................................ 3 
1.2.2 Justificación Social ............................................................................................................ 4 
1.2.3. Justificación por Viabilidad ............................................................................................. 4 
1.2.4. Justificación por Relevancia ............................................................................................. 4 
1.3. Limitaciones de la Investigación ......................................................................................... 5 
1.3.1 Limitación Geográfica ....................................................................................................... 5 
1.3.2. Limitaciones de Materiales .............................................................................................. 6 
1.3.3. Limitaciones de Diseño .................................................................................................... 6 
1.3.4 Limitación Normativa ....................................................................................................... 8 
1.3.5 Limitación de Equipos ...................................................................................................... 8 
1.4. Objetivos de la Investigación .............................................................................................. 8 
1.4.1 Objetivo General ............................................................................................................... 8 
1.4.2 Objetivo Específicos .................................................................................................... 9 
CAPITULO II: Marco Teórico................................................................................................. 10 
2.1. Antecedentes de la Tesis ................................................................................................... 10 
2.1.1 Antecedentes a Nivel Nacional ....................................................................................... 10 
2.1.2. Antecedentes a Nivel Internacional ................................................................................ 13 
2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes .......................................................................................... 16 
 
 
x 
  
 
2.2.1. Pavimento Asfáltico ....................................................................................................... 16 
2.2.2. Asfalto ............................................................................................................................ 22 
2.2.3. Mezcla asfáltica .............................................................................................................. 26 
2.2.4. Mezclas asfálticas con la tecnología Stone Mastic Asphalt (S.M.A.) ............................ 34 
2.2.5. Agente estabilizante de celulosa a partir de bagazo de caña de azúcar ..................... 41 
2.2.6. Diseño de mezclas asfálticas S.M.A. ............................................................................. 44 
2.2.7. Ensayos de materiales para el diseño de mezclas asfálticas S.M.A. .............................. 59 
2.2.8. Ensayos para evaluar el comportamiento de mezclas asfálticas S.M.A. ........................ 81 
2.3. Hipótesis ............................................................................................................................ 95 
2.3.1. Hipótesis General ........................................................................................................... 95 
2.3.2. Sub hipótesis .................................................................................................................. 95 
2.4. Definicion de Variables ..................................................................................................... 96 
2.4.1. Variables Independientes ............................................................................................... 96 
2.4.2. Variables Dependientes .............................................................................................. 97 
2.4.3. Cuadro de operacionalizacion de variables ................................................................ 98 
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA ......................................................................................... 99 
3.1. Metodología de la Investigación ....................................................................................... 99 
3.1.1. Enfoque de la investigación ........................................................................................... 99 
3.1.2. Nivel o alcance de la investigación .............................................................................. 100 
3.1.3 Método de investigación ............................................................................................... 100 
3.2. Diseño de la Investigación .............................................................................................. 101 
3.2.1. Diseño Metodológico ................................................................................................... 101 
3.2.2. Diseño De Ingeniería .................................................................................................... 102 
3.3. Población y Muestra ........................................................................................................ 103 
3.3.1. Población ...................................................................................................................... 103 
3.3.2. Muestra ......................................................................................................................... 103 
3.3.3. Criterios de inclusión ................................................................................................... 105 
3.4. Instrumentos .................................................................................................................... 108 
3.4.1. Instrumentos Metodológicos ........................................................................................ 108 
3.4.2. Instrumentos De Ingeniería .......................................................................................... 123 
3.5. Procedimiento de recolección de datos ........................................................................... 127 
3.5.1. Recolección de datos de la cantera de agregados grueso y fino “Cantera de Caicay” . 127 
3.5.2. Recolección de Datos TDM Asfaltos S.A.C. ............................................................... 128 
 
 
xi 
  
 
3.5.3. Recolección de datos de la fibra comerial .................................................................... 129 
3.5.4. Recoleccion de datos de el cemento ............................................................................. 130 
3.5.5. Recoleccion de datos de fibra natural de caña de azúcar ............................................. 131 
3.5.6. Pruebas de Laboratorio y Procedimientos .................................................................... 132 
3.6. Procedimiento de Análisis de Datos ................................................................................ 194 
3.6.1. Ensayo de los componentes de la Mezcla .................................................................... 194 
3.6.2. Diseño De Mezclas Asfálticas S.M.A .......................................................................... 211 
CAPITULO IV: RESULTADOS ........................................................................................... 247 
4.1. Control de calidad de los Componentes de la Mezcla..................................................... 247 
4.1.1. Control de calidad del Agregado Grueso ..................................................................... 247 
4.1.2. Control de calidad del Agregado Fino ......................................................................... 251 
4.2. Control de Calidad de las Mezclas Asfálticas SMA ....................................................... 254 
4.2.1. Diseño SMA ................................................................................................................. 254 
4.2.2. Propiedades Fisico-Mecanicas ..................................................................................... 257 
CAPITULO V: DISCUSIÓN ................................................................................................. 267 
GLOSARIO ............................................................................................................................ 270 
CONCLUSIONES ................................................................................................................. 275 
RECOMENDACIONES. ....................................................................................................... 277 
REFERENCIAS ..................................................................................................................... 278 
ANEXOS ................................................................................................................................ 282 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla 1: Cuadro de gradación .................................................................................................... 7 
Tabla 2: Tipos de Mezclas Asfálticas en caliente .................................................................... 28 
Tabla 03: Materiales para mezclas SMA ................................................................................. 37 
Tabla 04: Requisitos de calidad para Agregado Grueso SMA ................................................. 37 
Tabla 05: Requisitos de calidad para Agregado Fino SMA ..................................................... 38 
Tabla 6: Requisitos de calidad de las Fibras de Celulosa......................................................... 39 
Tabla 7: Requisitos de calidad de las Fibras Minerales ........................................................... 40 
Tabla 8: Propiedades físicas de la Fibra de Celulosa ............................................................... 41 
Tabla 9: Requerimientos para el diseño de las Mezclas S.M.A ............................................... 47 
Tabla 10: Especificaciones de Mezclas SMA para Diseño Marshall NAPA 2002 .................. 47 
 
 
xii 
  
 
Tabla 11: Especificaciones De Mezclas SMA para diseño con compactador giratorio 
Superpave AASHTO MP8 Y NAPA 2002 .............................................................................. 48 
Tabla 12: Requisitos de calidad para Agregado Grueso SMA ................................................. 48 
Tabla 13: Requisitos de calidad para Agregado Fino SMA ..................................................... 49 
Tabla 14: Propiedades de fibra celulosa ................................................................................... 50 
Tabla 15: Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) ...................................... 51 
Tabla 16: Aplicaciones de mezclas tipo SMA ......................................................................... 53 
Tabla 17: Especificaciones de gradación de agregados S.M.A. para TMN de 19mm ............. 53 
Tabla 18: Tamiz de punto de corte según sma para diferentes tmn (Curso Basico de Diseño de 
Pavimentos. Modulo 9 Revestimientos Bituminosos. Mezclas S.M.A., 2009) ....................... 55 
Tabla 19: Contenido de asfalto en porcentaje en peso para diferentes TMN........................... 55 
Tabla 20: Cantidad mínima de muestra de agregado grueso (MTC E204 - Manual de Ensayo 
de Materiales, 2016) ................................................................................................................. 60 
Tabla 21: Peso mínimo de la muestra de ensayo...................................................................... 65 
Tabla 22: Gradación de las muestras de ensayo ....................................................................... 69 
Tabla 23: Pesos mínimos requeridos para el ensayo dependiendo del tamaño maximo nominal
 .................................................................................................................................................. 74 
Tabla 24: Peso de muestra en relación al tamaño del agregado ............................................... 75 
Tabla 25: Tamices en los cuales se evaluara el agregado fino ................................................. 78 
Tabla 26: Tamices en los cuales se evaluara el agregado grueso (según gradación) ............... 78 
Tabla 27: Tamices para ensayos en agregado grueso después de eliminar sulfatos ................ 80 
Tabla 28: Cantidad de muestras de mezclas asfálticas S.M.A. a realizar .............................. 104 
Tabla 29: Formato de ensayo de análisis granulométrico de agregados ................................ 108 
Tabla 30: Formato de ensayo de abrasión los ángeles ........................................................... 109 
Tabla 31: Formato de Ensayo de Partículas Chatas y Alargadas ........................................... 110 
Tabla 32: Formato de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en 
el agregado grueso .................................................................................................................. 111 
Tabla 33: Formato de Ensayo de Durabilidad al Sulfato de Magnesio para Agregados Gruesos
 ................................................................................................................................................ 112 
Tabla 34: Formato de Ensayo de Limites de Consistencia .................................................... 113 
Tabla 35: Formato de ensayo de Angularidad del agregado fino........................................... 114 
Tabla 36: Formato de Ensayo de Durabilidad al Sulfato de Magnesio para Agregados Finos
 ................................................................................................................................................ 115 
 
 
xiii 
  
 
Tabla 37: formato de ensayo de peso específico y absorción del agregado grueso ............... 116 
Tabla 38: Formato de ensayo de Peso Específico y Absorción del agregado fino ................ 117 
Tabla 39: Formato de ensayo de Peso Unitario de los agregados .......................................... 118 
Tabla 40: formato de ensayo de Gravedad Especifica Bulk para mezclas asfálticas 
compactadas ........................................................................................................................... 119 
Tabla 41: Formato de ensayo de Escurrimiento ..................................................................... 120 
Tabla 42: Formato de ensayo de Estabilidad y Flujo Marshall .............................................. 121 
Tabla 43: Formato de ensayo de resistencia de mezclas asfálticas compactadas al daño 
inducido por humedad ............................................................................................................ 122 
Tabla 44: Instrumentos de ingeniería para ensayos de agregados gruesos ............................ 123 
Tabla 45: Instrumentos de ingeniería para ensayos de agregados finos................................. 124 
Tabla 46: instrumentos de ingeniería para preparación de mezclas asfálticas ....................... 125 
Tabla 47: instrumentos de ingeniería para parámetros volumétricos de mezclas asfálticas .. 125 
Tabla 48: instrumentos de ingeniería para ensayo de escurrimiento...................................... 126 
Tabla 49: Iinstrumentos de ingeniería para el ensayo de Estabilidad y Flujo Marshall ......... 126 
Tabla 50: instrumentos de ingeniería para el ensayo de susceptibilidad a la humedad ......... 127 
Tabla 51: Recolección de datos del ensayo de granulometría del agregado grueso .............. 136 
Tabla 52: Recolección de datos del ensayo de granulometría del agregado fino................... 137 
Tabla 53: Recolección de datos del ensayo de abrasión los ángeles ...................................... 139 
Tabla 54: Recolección de datos del ensayo de partículas chatas y alargadas en el agregado 
grueso de ½” ........................................................................................................................... 141 
Tabla 55: Recolección de datos del ensayo de caras fracturadas en el agregado grueso ....... 143 
Tabla 56: Recolección de datos del ensayo de durabilidad de agregados gruesos al sulfato de 
magnesio ................................................................................................................................. 148 
Tabla 57: Recolección de datos del ensayo de peso específico y absorción del agregado 
grueso ..................................................................................................................................... 151 
Tabla 58: Recolección de datos del ensayo de peso unitario de los agregados gruesos para 
gradación 01 ........................................................................................................................... 153 
Tabla 59: Recolección de datos del ensayo de peso unitario de los agregados gruesos para 
gradación 02 ........................................................................................................................... 154 
Tabla 60: Recolección de datos del ensayo de peso unitario de los agregados gruesos para 
gradación 03 ........................................................................................................................... 154 
Tabla 61: Recolección de datos del ensayo de límites de consistencia para finos ................. 158 
 
 
xiv 
  
 
Tabla 62: Recolección de datos del ensayo de angularidad de finos. .................................... 160 
Tabla 63: Recolección de datos del ensayo de durabilidad de agregados finos al sulfato de 
magnesio ................................................................................................................................. 165 
Tabla 64: Recolección de datos del ensayo de peso específico y absorción de agregados finos
 ................................................................................................................................................ 168 
Tabla 65: Recoleccion de datos del ensayo Gravedad Especifica Bulk para Parametros 
Volumetricos del Diseño S.M.A. ........................................................................................... 178 
Tabla 66: Recoleccion de Datos del ensayo de escurrmiento para fibra de celulosa ............. 183 
Tabla 67: Estabilbidad y flujo Marshall de fibra de celulosa comercial ................................ 189 
Tabla 68: Estabilidad y flujo marshall con fibra natural de caña de azucar ........................... 190 
Tabla 69: Ensayo de Resistencia de Mezclas Asfalticas Compactadas al daño inducido por 
Humedad – Fibra de Celulosa Comercial............................................................................... 193 
Tabla 70: Ensayo de Resistencia de Mezclas Asfalticas Compactadas al daño inducido por 
Humedad –Fibra Natural de Caña de Azucar ......................................................................... 193 
Tabla 71: Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso .................................... 195 
Tabla 72 Cálculo del ensayo de granulometría del agregado fino ......................................... 195 
Tabla 73: Cálculo del ensayo de granulometría del Filler...................................................... 196 
Tabla 74: Combinación de granulometría de los agregados .................................................. 196 
Tabla 75: Cálculo del ensayo de Abrasión Los Ángeles ........................................................ 198 
Tabla 76: Cálculo de ensayo de partículas Chatas y Alargadas en Agregado Grueso de 1/2 y 
3/8” ......................................................................................................................................... 199 
Tabla 77: Cálculos de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas 
del Agregado Grueso de 1/2 y 3/8” ........................................................................................ 201 
Tabla 78: Cálculos de ensayo de Durabilidad del Agregado Grueso al Sulfato de Magnesio
 ................................................................................................................................................ 202 
Tabla 79: Cálculos del ensayo de peso específico y absorción de agregado grueso .............. 204 
Tabla 80: Cálculo de ensayo de Peso Unitario de los Agregados Gruesos Gradación 01 ..... 205 
Tabla 81: Cálculo de ensayo de Peso Unitario de los Agregados Gruesos Gradación 02 ..... 205 
Tabla 82: Cálculo de ensayo de Peso Unitario de los Agregados Gruesos Gradación 03 ..... 206 
Tabla 83: Cálculo de ensayo de Límites de Consistencia ...................................................... 207 
Tabla 84: Cálculos de ensayo de Angularidad de Finos ........................................................ 208 
Tabla 85: Cálculo de ensayo de Durabilidad del Agregado Fino al Sulfato de Magnesio..... 209 
Tabla 86 Cálculo de ensayo de Peso Específico y Absorción del Agregado Fino ................. 210 
 
 
xv 
  
 
Tabla 87: Combinación de agregados con Gradación 01 ....................................................... 211 
Tabla 88: Combinación de agregados con Gradación 02 ....................................................... 213 
Tabla 89: Combinación de agregados con Gradación 03 ....................................................... 214 
Tabla 90: Cálculo de pesos unitarios de las gradaciones y gravedad específica bulk de la 
combinación de agregados ..................................................................................................... 215 
Tabla 91: Cálculo de vacíos en el agregado grueso en la condición seco rodillado para cada 
gradación ................................................................................................................................ 216 
Tabla 92: Cálculo de gravedad específica teórica máxima (GMM) para cada gradación ..... 217 
Tabla 93: Cálculo de gravedad específica bulk de mezclas compactadas para cada gradación
 ................................................................................................................................................ 218 
Tabla 94: Cálculo de los vacíos y elección de la gradación óptima ....................................... 219 
Tabla 95: Cálculo de pesos unitarios y gravedad específica bulk combinación de agregados de 
la gradación óptima ................................................................................................................ 221 
Tabla 96: Cálculo de Vacíos en el Agregado Grueso en la condición seco para la Gradación 
Optima .................................................................................................................................... 222 
Tabla 97: Cálculo de Gravedad Específica Teórica Máxima (Gmm) para Gradación Optima 
con diferentes contenidos de Asfalto...................................................................................... 223 
Tabla 98: Cálculo de Gravedad Específica Bulk de mezclas compactadas para diferentes 
contenidos de Asfalto ............................................................................................................. 224 
Tabla 99: Cálculo de los Vacíos y elección del Contenido de Asfalto Optimo ..................... 225 
Tabla 100: Cálculos de Ensayo de Escurrimiento con Fibra de Celulosa Comercial 
(CELULOSE CELUCAU CAJ-91) ....................................................................................... 228 
Tabla 101: Cálculos de ensayo de Escurrimiento Fibra Natural de caña de Azúcar.............. 229 
Tabla 102: Cálculo de Pesos Unitarios y Gravedad Específica Bulk para comparación de 
Parámetros Volumétricos ....................................................................................................... 231 
Tabla 103: Cálculo de Vacíos en el Agregado Grueso en la condición seco para comparación 
de agente estabilizante ............................................................................................................ 232 
Tabla 104: Cálculo de Gravedad Específica Teórica Máxima (Gmm) para comparación de 
Parámetros Volumétricos con diferentes agentes estabilizantes ............................................ 233 
Tabla 105: Cálculo de Gravedad Específica Bulk de mezclas compactadas diferentes agentes 
estabilizantes .......................................................................................................................... 234 
Tabla 106: Cálculo de los Vacíos y Comparación de la gradación óptima para agente 
estabilizante ............................................................................................................................ 235 
 
 
xvi 
  
 
Tabla 107: Cálculo de Ensayo de Estabilidad y Flujo para especímenes con Fibra de Celulosa 
Comercial. .............................................................................................................................. 237 
Tabla 108: Cálculo de Ensayo de Estabilidad y Flujo para especímenes con Fibra Natural de 
Caña de Azúcar ...................................................................................................................... 237 
Tabla 109 Gravedad específica bulk de la combinación de agregados para ensayo de tracción 
indirecta .................................................................................................................................. 239 
Tabla 110 Gravedad específica teórica máxima para ensayo de tracción indirecta – para Fibra 
de Celulosa Comercial ........................................................................................................... 239 
Tabla 111 Gravedad específica teórica máxima para ensayo de tracción indirecta – para Fibra 
Natural de caña de Azucar...................................................................................................... 240 
Tabla 112 Gravedad específica Bulk de las muestras compactadas para ensayo de tracción 
indirecta – para Fibra de Celulosa Comercial ........................................................................ 241 
Tabla 113 Gravedad específica Bulk de las muestras compactadas para ensayo de tracción 
indirecta – para Fibra Natural de Caña de Azucar ................................................................. 241 
Tabla 114 Cálculo de Vacíos para seleccionar subgrupos para ensayo de susceptibilidad a la 
humedad – para Fibra de Celulosa Comercial ....................................................................... 242 
Tabla 115 Cálculo de vacíos para seleccionar subgrupos para ensayo de susceptibilidad a la 
humedad – para Fibra Natural de Caña de Azucar ................................................................. 243 
Tabla 116 Cálculo de ensayo de tracción indirecta – para Fibra de Celulosa Comercial ...... 244 
Tabla 117 Cálculo de ensayo de tracción indirecta – para Fibra Natural de Caña de Azucar 245 
Tabla 118: Resultados del control de calidad del agregado grueso ....................................... 247 
Tabla 119: Resultados del control de calidad del agregado fino ............................................ 251 
Tabla 120: Propiedades físico-mecánicas de mezclas asfálticas SMA con Fibra de celulosa 
comercial y Fibra natural de caña de azúcar .......................................................................... 266 
Tabla 121: Variacion de datos de las propiedades físico-mecánicas de mezclas asfálticas SMA 
con Fibra de celulosa comercial y Fibra natural de caña de azúcar ....................................... 266 
 
  
 
 
xvii 
  
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 01:Mapa  político del Perú, Cusco, y mapa de la ciudad de Cusco ................................ 5 
Figura 02: Estructura típica de pavimentos asfálticos (Mercedes Escobar, Giraldo Vasquez, & 
Maya Gaviria, 2012) ................................................................................................................ 18 
Figura 03: Funciones del pavimento (Menéndez Acurio, 2016) .............................................. 22 
Figura 04: Cemento asfaltico a temperatura ambiente y de briqueta preparada con una mezcla 
cemento asfaltico- agregado (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) .......................... 23 
Figura 05: Clasificación de cementos asfáltico (Minaya Gonzáles & Ordoñez Huaman, 2001)
 .................................................................................................................................................. 25 
Figura 06: Mezclas de gradación densa HMA(Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006)29 
Figura 07: mezclas open-grade  (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) .................... 30 
Figura 08: mezclas gap-graded (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) ..................... 31 
Figura 09: Composición de una mezcla SMA (Sanchez Sabogal, 2009) .................................. 35 
Figura 10: Comparación entre una mezcla sma y un superpave(Minaya Gonzales & Ordóñez 
Huamán, 2006) ......................................................................................................................... 36 
Figura 11: Fibra de celulosa recubierta con betún (Izq.) y simple (Der.)(Diseño de mezclas 
SMA como capa de rodadura e intermedia, para su empleo en España, ASEFMA, 2012) ..... 40 
Figura 12: Planta de Caña de Azúcar (Agrotiempo, 2018) ...................................................... 42 
Figura 13: Gradación representativa SMA en comparación con una HMA normal ................ 51 
Figura 14: Espesores mínimos recomendados para mezclas SMA .......................................... 52 
Figura 15: Canasta de malla de 1/4 .......................................................................................... 57 
Figura 16: Colocado en el horno .............................................................................................. 58 
Figura 17: Escurrimiento de asfalto sin fibra (izq) y con fibra (der) ....................................... 58 
Figura 18: Aparato manual para limite liquido (Cuchara de Casagrande) ............................... 71 
Figura 19: Muestras del material a ensayar (antes y después) ................................................. 72 
Figura 20: Leyenda de partes de la muestra ............................................................................. 74 
Figura 21: Aparato para medir la Angularidad del agregado fino ........................................... 77 
Figura 22: Vacíos en agregado recubierto de asfalto ............................................................... 82 
Figura 23: Vacíos en Agregado Grueso, VCADRC ................................................................... 84 
Figura 24: Vacíos del Agregado Grueso en Mezcla, VCAmezcla............................................... 85 
Figura 25: Vacíos en el Agregado Mineral, VMA ................................................................... 86 
Figura 26: Aparato para ensayo de escurrimiento .................................................................... 87 
 
 
xviii 
  
 
Figura 27: Montaje de la cesta de alambre (sin escala) ............................................................ 89 
Figura 28: Maquina de estabilidad Marshall con anillo de carga............................................. 91 
Figura 29: Ensayo de tracción indirecta durante carga (Huang, 1996) (izq.), espécimen de 
prueba para ensayo de compresión diametral (der.) ................................................................. 92 
Figura 30: DISEÑO DE INGENIERÍA ................................................................................. 102 
Figura 31: Visita a la Cantera Carmen Bonita-Caicay (Concretos Primavera) ...................... 128 
Figura 32: recoleccion de cemento asfaltico PEN 85-100. .................................................... 129 
Figura 33: Recoleccion de fibra de celulosa comercial en pellet y polvo .............................. 130 
Figura 34: Recoleccion de cemento puzolanico Yura IP ....................................................... 130 
Figura 35: Recoleccion de bagaso de caña de azucar ............................................................ 131 
Figura 36: procedimiento de obtención de celulosa natural de caña de azúcar ..................... 132 
Figura 37: Cuarteo y colocación de material en serie de tamices y tamizado mecánico. ...... 134 
Figura 38: Pesado del material retenido en cada tamiz .......................................................... 135 
Figura 39: Tamizado, selección y separación de muestra. ..................................................... 138 
Figura 40: colocado de muestra y esferas, rotación de maquina y descargado de material ... 138 
Figura 41: Secado y pesado de material ................................................................................. 139 
Figura 42: Tamizado de muestra para ensayo de chatas y alargadas ..................................... 140 
Figura 43: Reducción de la muestra hasta cantidad de partículas deseada ............................ 140 
Figura 44 Medición de las partículas con el calibrador de espesores de partículas chatas y 
alargadas ................................................................................................................................. 141 
Figura 45: Cuarteo de muestra hasta obtención de cantidad mínima ..................................... 142 
Figura 46: Preparación de solución se sulfato de magnesio heptahidratada - agregado grueso
 ................................................................................................................................................ 145 
Figura 47: Tamizado y separado de material – agregado grueso ........................................... 145 
Figura 48: Muestras en solución y colocado en baño maría – agregado grueso .................... 146 
Figura 49: Lavado y cernido del material – agregado grueso ................................................ 146 
Figura 50: Muestras al horno, enfriado y vertido de sulfato de magnesio – agregado grueso
 ................................................................................................................................................ 147 
Figura 51: Lavado de material con agua destilada y comprobación con cloruro de bario – 
agregado grueso ...................................................................................................................... 147 
Figura 52: Pesado de material después del 5to ciclo agregado grueso .................................. 148 
Figura 53: Cuarteo de material para obtención de muestra y pesaje de muestra ................... 149 
Figura 54: Secado de material húmedo, pesaje al aire y pesaje sumergido ........................... 150 
 
 
xix 
  
 
Figura 55: Secado y pesaje de material .................................................................................. 150 
Figura 56: Medición de molde para ensayo ........................................................................... 152 
Figura 57: Proceso para peso unitario suelo ........................................................................... 152 
Figura 58: Pesaje de material en molde de ensayo ................................................................. 153 
Figura 59: Materiales para obtención de muestra .................................................................. 155 
Figura 60: Mezclado de material con agua, puesta en copa casagrande y ranuración ........... 156 
Figura 61: Ensayo de limite liquido con copa de casagrande ................................................ 157 
Figura 62: Ensayo de índice de plasticidad (N.P.) ................................................................. 158 
Figura 63: Medición y pesaje de cilindro ............................................................................... 159 
Figura 64: Proceso de ensayo de angularidad de finos. ......................................................... 159 
Figura 65: Preparación de solución de sulfato de magnesio heptahidratado - agregado fino 161 
Figura 66: Pesado y tamizado de material – agregado fino ................................................... 162 
Figura 67: Colocado de muestras en solución sulfato de magnesio heptahidratado y mantenido 
en baño maría – agregado fino ............................................................................................... 162 
Figura 68: Lavado del material de Agregado fino ................................................................. 163 
Figura 69: Secado de muestras, enfriado y vertido de sulfato de magnesio – agregado fino 163 
Figura 70: Tamizado leve y pesado de material después del 5to ciclo agregado fino ........... 164 
Figura 71: Cuarteo hasta obtención de muestra ..................................................................... 166 
Figura 72: Secado y prueba con el molde cónico ................................................................... 166 
Figura 73: Colocado de 500 gr de material en fiola llenado con agua hasta marca y agitado 167 
Figura 74: Eliminación de burbujas de aire con ayuda de bomba de vacíos.......................... 167 
Figura 75: Colocado de material al horno, secado y pesado de material seco ....................... 168 
Figura 76: preparacion de agreagos gruesos .......................................................................... 169 
Figura 77: Tamizado de material por mallas según TMN 19................................................. 169 
Figura 78: pesado de agregados para cada briqueta de 1200grms. separada en bolsas plásticas.
 ................................................................................................................................................ 170 
Figura 79: calentado del agregados y limpieza de briqueta Marshall .................................... 171 
Figura 80: secuencia de la elaboración de una briqueta de asfalto ........................................ 172 
Figura 81: Procedimiento de la elaboración de obtención de una briqueta asfáltica ............. 173 
Figura 82: Porcentaje y gradación optimos ............................................................................ 174 
Figura 83: Proceso de compactación con el porcentaje y gradación optimos  primera parte 175 
Figura 84: Proceso de compactación con el porcentaje y gradación optima segunda parte .. 176 
Figura 85: primer proceso de ensayo Bulk ............................................................................. 177 
 
 
xx 
  
 
Figura 86: segundo proceso de ensayo bulk ........................................................................... 177 
Figura 87: Fabricación de canastillas para el ensayo de escurrimiento ................................. 179 
Figura 88: Proceso de escurrimiento ...................................................................................... 181 
Figura 89: Pesado y puesta en horno de la mezcla ................................................................. 181 
Figura 90: Ensayo de Escurrimiento de asfalto ...................................................................... 182 
Figura 91: Proceso de la elaboración de briquetas asfálticas para Estabilidad y Flujo Marshall
 ................................................................................................................................................ 185 
Figura 92: Medicion y baño Maria de los especímenes asfalticos. ........................................ 185 
Figura 93: Proceso de ensayo de espécimen en equipo Marshall. ......................................... 186 
Figura 94: Figura briqueta con F.C “1” ensayada .................................................................. 187 
Figura 95: Ensayo de estabilidad y flujo Marshall en la planta de COPESCO. .................... 188 
Figura 96: rotura y termino de especímenes de asfalto de estabilidad y flujo Marshall ........ 189 
Figura 97: Ensayo de espécimen al corte directo ................................................................... 191 
Figura 98: Ensayo de colocado de espécimen ........................................................................ 192 
Figura 99: termino de ensayo de corte directo ....................................................................... 192 
Figura 100: Resultado del ensayo de Abrasión los Ángeles .................................................. 248 
Figura 101: Resultado del ensayo de partículas chatas y alargadas ....................................... 248 
Figura 102: Resultado del ensayo de Absorción .................................................................... 249 
Figura 103: Resultado del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio.............................. 249 
Figura 104: Resultado del ensayo de caras fracturadas – con una o más caras fracturadas ... 250 
Figura 105: Resultado del ensayo de caras fracturadas – con dos o más caras fracturadas ... 251 
Figura 106: Resultado del ensayo de durabilidad .................................................................. 252 
Figura 107: Resultado del ensayo de Angularidad de finos ................................................... 252 
Figura 108: Resultado del ensayo de Límite Líquido ............................................................ 253 
Figura 109: Curva granulométrica de la Gradación Optima .................................................. 254 
Figura 110: Porcentaje de vacíos (%VA) en función del % de asfalto en la mezcla ............. 255 
Figura 111: Porcentaje de vacíos en el agregado mineral (%VMA) en función del % de asfalto 
en la mezcla ............................................................................................................................ 256 
Figura 112: Porcentaje de vacíos de agregado grueso en mezcla (% VCAmezcla) en función 
del % de asfalto en la mezcla ................................................................................................. 256 
Figura 113: Escurrimiento en función del % de Fibra Natural de caña de Azúcar – a 165°C257 
Figura 114: Escurrimiento en función del % de Fibra Natural de caña de Azúcar – a 175°C258 
Figura 115: Escurrimiento en función del % de la Fibra de Celulosa Comercial – a 165°C . 258 
 
 
xxi 
  
 
Figura 116: Escurrimiento en función del % de la Fibra de Celulosa Comercial – a 175°C . 259 
Figura 117: Escurrimiento de mezclas asfálticas SMA – 165°C ........................................... 259 
Figura 118: Escurrimiento de mezclas asfálticas SMA – 175°C ........................................... 260 
Figura 119: Porcentaje Va de mezclas asfálticas SMA .......................................................... 261 
Figura 120: % VMA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS SMA .................................................. 261 
Figura 121: Porcentaje VCAMEZCLA mezclas asfálticas SMA ................................................ 262 
Figura 122: Estabilidad Marshall de mezclas asfálticas SMA ............................................... 263 
Figura 123: Estabilidad Marshall de mezclas asfálticas SMA ............................................... 263 
Figura 124: Razón del esfuerzo a tensión (TSR) de mezclas asfálticas SMA ....................... 265 
 
 
1 
  
 
CAPÍTULO I: Planteamiento del Problema 
1.1. Identificación del Problema   
1.1.1 Descripción del Problema 
En la actualidad en la ciudad del Cusco así como en la mayoría de ciudades del Perú y el 
mundo, se viene desarrollando un incremento considerable en el parque automotor y como 
consecuencia se tiene el rápido deterioro del asfalto en las carreteras debido a la acción 
continua de tráfico, temperatura, envejecimiento natural del firme y el bajo mantenimiento 
de la infraestructura vial; estos factores conllevan a que la mayoría de los tramos en la red 
vial no estén funcionando correctamente porque están disminuyendo las propiedades físico-
mecánicas del firme; este deterioro pone en riesgo la transitabilidad de los usuarios con 
automóviles que están propensos a provocar o sufrir accidentes; todo ello se ve reflejado en 
la disminución del confort y seguridad en la vía. 
Como en todo trabajo de ingeniería se debe buscar técnicas o métodos que nos ayuden a 
reducir los costos de operación y mantenimiento en la pavimentación de las vías es por ello 
que en diversas partes del mundo se vienen realizando constantes investigaciones para 
mejorar las propiedades físico- mecánicas de los asfaltos. 
Diversos estudios precedentes a este certifican que las mezclas asfálticas S.M.A (Stone 
Mastic Asphalt) han mostrado excelentes resultados en cuanto a propiedades físico- 
mecánicas en la aplicación del pavimento. Este tipo de mezcla muestra características 
superiores al de las mezclas asfálticas convencionales; por otra parte también existen 
investigaciones en las cuales se modifica la composición de las mezclas bituminosas con el 
fin de mejorar el comportamiento de estas frente a la formación de fisuras y grietas, 
logrando de esta manera un mejor comportamiento a las deformaciones plásticas así como 
una mayor resistencia. 
Los asfaltos convencionales no ofrecen una adecuada resistencia a la deformación por 
ahuellamiento principalmente por la condiciones ambientales donde existe temperaturas 
muy altas y a la ves muy bajas  
 
             
2 
  
 
Los asfaltos modificados con polímeros se aplican en aquellos casos en que las propiedades 
de los ligantes tradicionales son insuficientes (solicitaciones excesivas, temperaturas 
extremas, agentes atmosféricos, tipología del firme, etc.). 
El uso de mezclas discontinuas, el empleo de asfaltos modificados y la incorporación de 
fibras permitió un mayor contenido de ligante sin riesgos de exudación, lográndose mejores 
características cohesivas y de impermeabilidad. En Alemania se desarrollaron las mezclas 
Stone Mastic Asphalt (S.M.A.) con la adición de fibras y asfaltos modificados, al tiempo 
que comenzaron a utilizarse las mezclas porosas o drenantes, hoy ampliamente empleadas 
en caminos y autopistas con elevada densidad de tránsito. 
Las mezclas muy abiertas con betunes convencionales no alcanzan una buena resistencia 
mecánica a causa de una insuficiente cohesión y pobre adhesividad, lo que unido a un bajo 
contenido de ligante resulta en una disminución de la durabilidad.    
Los asfaltos modificados con polímeros están constituidos por dos fases: una formada por 
pequeñas partículas de polímero y la otra por asfalto. Si es baja la concentración de 
polímeros, existe una matriz continua de asfalto en la que se encuentra disperso el polímero. 
El efecto principal de la adición de polímeros a los asfaltos es el cambio en la relación 
viscosidad-temperatura (sobre todo en el rango de temperaturas de servicio de las mezclas 
asfálticas) mejorando el comportamiento del asfalto tanto a bajas como a altas temperaturas. 
El agente estabilizador más utilizado para este tipo de mezclas viene a ser la fibra de 
celulosa, por lo cual se propone agregar fibra de bagazo de caña de azúcar como alternativa 
de  agente estabilizador en mezclas S.M.A. con esto se buscan resultados similares al evaluar 
estas con respecto a las mezclas asfálticas S.M.A. con fibra de celulosa comercial y así tener 
como alternativa de estabilizante en este tipo de mezclas asfálticas. 
 
1.1.2 Formulación Interrogativa del Problema  
1.1.2.1 Formulación Interrogativa del Problema General 
¿Cuál es la diferencia de las propiedades físico-mecánicas de una mezcla asfáltica S.M.A. 
con fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de 
celulosa comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay? 
 
 
             
3 
  
 
1.1.2.2. Formulación Interrogativa de los Problemas Específicos 
 
Problema Especifico N° 01: 
¿Cómo difieren los parámetros volumétricos de una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra 
natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa 
comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay? 
 
Problema Especifico N° 02: 
¿Cómo difiere la sensibilidad a la humedad de una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra natural 
de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa comercial, 
utilizando agregados de la cantera de Caicay? 
 
Problema Especifico N° 03: 
¿Cómo difiere la estabilidad y el flujo de una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra natural de 
caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa comercial, 
utilizando agregados de la cantera de Caicay? 
 
Problema Especifico N° 04: 
¿Cómo difiere el escurrimiento de asfalto de una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra natural 
de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa comercial, 
utilizando agregados de la cantera de Caicay? 
 
1.2. Justificación e Importancia de la Investigación 
1.2.1. Justificación Técnica 
Las mezclas asfálticas como es el Stone Mastic Asphalt (S.M.A.) las cuales proporcionan 
mejoras considerables a las propiedades físico mecánicas de un pavimento asfaltico, 
también da solución a los problemas de tránsitos pesados y climas fríos en las carreteras, 
con lo cual permite obtener pavimentos con mejores respuestas a los problemas de tránsitos 
pesados y a los cambios de temperatura que se producen en zonas a una considerable altura 
sobre el nivel del mar como es la ciudad del Cusco, además se incrementa la resistencia 
             
4 
  
 
estructural de la carpeta asfáltica y la vida útil de dicho pavimento se incrementa, con 
respecto a los pavimentos con mezcla asfáltica en caliente tradicionales en los proyectos.  
1.2.2 Justificación Social 
La adición de fibra natural de caña de azúcar, la cual contiene gran porcentaje de celulosa, 
se promueve la utilización de este material para su aplicación en mezclas asfálticas S.M.A., 
por lo cual se tiene un aporte en el conocimiento técnico de una nueva tecnología y los 
resultados de pruebas experimentales realizadas, para profundizar los conocimientos en el 
tema a partir de esta investigación, de esta manera utilizar esta metodología para proyectos 
de vías dando mayor vida útil a estos y no se presenten problemas como el caso de otros 
proyectos, los cuales no cumplen con las necesidades de la población generando 
descontento e insatisfacción. 
 
1.2.3. Justificación por Viabilidad 
La realización de este tema de investigación se considera viable ya que se podrá realizar en 
el laboratorio de suelos concreto y asfalto de la Universidad Andina del Cusco, porque se 
cuenta con los equipos e instrumentos básicos para el desarrollo de la tesis y así realizar el 
control de calidad de los agregados y verificar los requerimientos mínimos para el diseño 
de mezclas asfálticas, asimismo, en el laboratorio se podrá analizar el comportamiento 
mecánico de las mezclas S.M.A. Se utilizarán los materiales para la elaboración de mezclas 
asfálticas propios de nuestra zona y los que son comúnmente utilizados en las plantas de 
asfalto, a diferencia de las fibras de celulosa, la cual no es muy comercial en nuestro país, 
por lo que se hará uso de fibras naturales de caña de azúcar elaborada a partir de bagazo de 
caña de azúcar. 
 
1.2.4. Justificación por Relevancia 
Se han realizado en países de Europa, Norte América e incluso ciertos países de Sudamérica 
nuevas tecnologías para pavimentos asfalticos como es el caso del Stone Mastic Asphalt 
mostrando ser una solución a problemas de tránsito y cambios de temperatura, lo cual sería 
ideal para nuestro contexto, al no ser muy conocida esta tecnología no se comercializan 
materiales como la fibra de celulosa la cual es importante para la elaboración de esta mezcla, 
por lo cual se estudiara en la presente investigación la incorporación de otro agente 
             
5 
  
 
estabilizante, como es el caso de la fibra natural de caña de azúcar elaborada a partir de 
bagazo de caña de azúcar, de esta manera a través de pruebas experimentales caracterizar 
las propiedades físico mecánicas y el control de calidad de mezclas asfálticas S.M.A., con 
la obtención de los resultados tener una propuesta de futuros proyectos de pavimentos 
asfalticos en nuestra región y en el resto del país. 
 
1.3. Limitaciones de la Investigación 
La tesis se limita a la elaboración de mezclas asfálticas S.M.A. con fibras de celulosa 
comercial (CELULOSE CELUCAO CAJ-91) PELETIZADA y mezclas asfálticas S.M.A. 
con fibra natural de caña de azúcar elaborado de bagazo de caña de azúcar. 
 
1.3.1 Limitación Geográfica 
Región: Cusco 
Departamento: Cusco 
Provincia: Multiprovincial 
Distrito: Multidistrital 
 
 
Figura 01:Mapa  político del Perú, Cusco, y mapa de la ciudad de Cusco 
 
La presente investigación se desarrollará en el departamento de Cusco, provincia de Cusco, 
la ciudad se encuentra a 13° 30' 45" latitud Sur y a 71° 58' 33”, y en coordenadas UTM un 
promedio de 8 283891N 380226E. 
La investigación será realizada en la Universidad Andina del Cusco en el Laboratorio de 
Asfaltos de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, con materiales propios de la región 
             
6 
  
 
para la elaboración de mezclas asfálticas, limitándose a este territorio, los resultados 
obtenidos a consecuencia de los materiales utilizados, de la zona, el clima y las condiciones 
de la zona. 
El clima que predomina es frio y seco en los meses de marzo a diciembre y lluvioso en los 
meses enero a abril, la temperatura media es aproximadamente de 12°C teniendo como 
máximo 18°C y mínima 4°C. 
 
1.3.2. Limitaciones de Materiales 
• Utilización de materiales para elaboración de mezclas asfálticas (a excepción de la fibra 
de celulosa comercial) de la Región Cusco. 
• Asfalto PEN 85/100 solicitados y donados por TDM Asfaltos. 
• Fibra de Celulosa comercial (CELULOSE CELUCAU CAJ-91) sin peletizar y 
peletizada, proveniente de Brasil de la empresa Mineracao Vale do Juquia LTDA. 
• Agregado Grueso (Piedra Chancada) de ¾” Y ½” cantera Caicay Sector de 
Paucartambo (CONCRETOS PRIMAVERA). 
• Agregado Fino (Arena Chancada Y Arena Natural) Procedente de cantera Caicay - 
Sector de Paucartambo (CONCRETOS PRIMAVERA).. 
• Filler (Cemento Yura Tipo IP Alta Resistencia). 
• Bagazo de Caña de Azúcar para elaboración de fibra de caña de azúcar por método de 
desintegración mediante molienda mecánica. 
• Datos de filler y asfalto serán tomados de las especificaciones técnicas de las respectivas 
empresas productoras. 
 
1.3.3. Limitaciones de Diseño 
• Propiedades Físicas - Mecánicas a ensayar en el laboratorio: 
• Parámetros Volumétricos. 
• Escurrimiento. 
• Estabilidad y Flujo Marshall. 
• Resistencia de mezclas compactadas al daño inducido por humedad. 
             
7 
  
 
• Se limita a la elaboración de briquetas por método MARSHALL para el diseño de 
mezclas SMA, con la diferencia en la cantidad de golpes para la compactación siendo 
este de 50 golpes, por el motivo de no provocar fracturas en los agregados gruesos al 
momento de compactar, mas no por definir un tipo de tráfico (alto, medio o bajo). 
• Se limita a realizar un diseño con tamaño máximo nominal de 19 mm debido a que con 
este TMN se podrá realizar una carpeta asfáltica tanto para tráfico medio, utilizando 
solo una capa superior, como para tráfico alto utilizando una capa superior y una capa 
intermedia. 
• Gradación utilizada es de 75% Agregado Grueso, 15% Agregado Fino, 10% Filler. 
• Para elección de gradación óptima se tomo 3 opciones planteadas en los siguientes 
porcentajes: 
 
Tabla 1: Cuadro de gradación 
  % RETENIDO % RETENIDO 
% PROMEDIO 
ORIGINAL MODIFICADO 
  
GRADACION GRADACION GRADACION 
ASTM mm 01 02 03 
1'' 25 0.00 0.00 0 
3/4" 19.00 4.18 3.65 5 
1/2" 12.50 39.03 34.10 33 
3/8" 9.50 22.99 20.08 19.5 
4 4.75 11.29 17.17 18.5 
8 2.360 4.33 5.19 4 
16 1.180 3.16 3.79 3 
30 0.600 1.96 2.35 2 
50 0.300 1.34 1.60 1.5 
200 0.075 1.89 2.15 4.5 
FONDO FILLER 9.83 9.92 9 
  100.00 100.00 100.00 
 
• Porcentaje de asfalto del 6%, 6.5%, 7%, 7.5%, ya que el contenido de asfalto para 
mezclas S.M.A. varía entre 6% Y 7% y se tomaron porcentajes con variación de 0.5% 
por recomendación del MTC. (MTC E504). 
• Porcentaje de fibra de celulosa comercial 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45% con respecto al 
peso de la mezcla asfáltica. 
             
8 
  
 
• Porcentaje de fibra natural de caña de azúcar utilizando como base teórica el 0.3% con 
respecto al peso de la mezcla asfáltica  
• Para ensayo de escurrimiento se tomará dos temperaturas una de producción (165°C) y 
otra a 10°C por encima (175°C).  
• Temperatura De Producción 150°C a 175°C Según Planta De Asfalto de el Gobierno 
Regional de Cusco (COPESCO) – Huambutio  
 
1.3.4 Limitación Normativa 
• Para exigencias de agregados (gruesos y finos) se limita a la normativa NAPA y 
AASHTO. 
• Para la mejora de los ensayos de agregados (gruesos y finos) se limita a tomar como 
referencia la normativa MTC. 
• Se limita a tomar las especificaciones y requerimientos para el diseño de mezclas SMA 
según normativa MTC, NAPA y AASHTO. 
• Se limita a elegir un rango granulométrico de SMA según el tamaño máximo nominal 
del agregado como referencia de la normativa AASHTO 
• Para el ensayo de escurrimiento se utilizará la normativa ASTM y NAPA 
• Para el desarrollo de los ensayos de estabilidad y flujo Marshall; y susceptibilidad a la 
humedad se tomará como referencia la normativa MTC. 
 
1.3.5 Limitación de Equipos 
• Aparatos y herramientas de Laboratorio de Suelos, Concreto, Asfaltos y el laboratorio 
de química de la UAC. 
 
1.4. Objetivos de la Investigación 
1.4.1 Objetivo General  
Evaluar comparativamente las propiedades físico - mecánicas de una mezcla asfáltica 
S.M.A. con fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra 
de celulosa comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay. 
 
             
9 
  
 
1.4.2 Objetivo Específicos 
 
Objetivo Especifico N° 01: 
Evaluar la diferencia de los parámetros volumétricos entre una mezcla asfáltica S.M.A. con 
fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa 
comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay. 
 
Objetivo Especifico N° 02: 
Determinar la diferencia de la sensibilidad a la humedad entre una mezcla asfáltica S.M.A. 
con fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de 
celulosa comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay. 
 
Objetivo Especifico N° 03: 
Determinar la diferencia de la estabilidad y el flujo entre una mezcla asfáltica S.M.A. con 
fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa 
comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay. 
 
Objetivo Especifico N° 04: 
Analizar la diferencia en el escurrimiento de asfalto entre una mezcla asfáltica S.M.A. con 
fibra natural de caña de azúcar, respecto a una mezcla asfáltica S.M.A. con fibra de celulosa 
comercial, utilizando agregados de la cantera de Caicay. 
  
             
10 
  
 
CAPITULO II: Marco Teórico 
2.1. Antecedentes de la Tesis 
2.1.1 Antecedentes a Nivel Nacional 
TESIS 01 
• TITULO: 
“Análisis y propuesta de carpeta asfáltica con la tecnología Stone Mastic Asphalt 
(S.M.A.) en la ciudad del Cusco - 2012” 
• INSTITUCIÓN:  
Universidad Andina del Cusco 
• AUTOR:  
Walter Rios Delgado 
• AÑO: 
2012 
Según (Rios Delgado, 2012): 
Para el diseño de las mezclas SMA, se tomó en cuenta las especificaciones alemanas 
utilizadas en diversos países de Latinoamérica. Así pues se puede notar que la mayor parte 
de agregado son del tipo grueso a diferencia de otras mezclas, pero la diferencia no solo se 
da en el agregado grueso (siendo el de mayor tamaño piedra de ¾” para poder tener una 
mezcla semi abierta y semi densa que permita a la carpeta asfáltica dar flexibilidad y rigidez 
al mismo tiempo sin que éste se deteriore con el pasar de los años), sino que también la 
adición de Filler juega un papel muy importante en la formación de una buena mezcla, ya 
que el Filler permite que la mezcla tenga mayor rigidez pero sin llegar a la plasticidad, por 
el contrario lo que se busca con esta mezcla, como se mencionó antes, es la elasticidad al 
momento de su funcionalidad. 
Adicionalmente, se resalta el uso de fibra (para esta investigación fibra celulosa) y el uso de 
asfalto modificado. Estos dos componentes son determinados a través del ensayo de 
escurrimiento (elaborado en el Laboratorio de la Universidad Ricardo Palma). Con este 
ensayo se pudo establecer cuánto de asfalto escurría en cada muestra de mezcla SMA a 
determinada temperatura, a determinada cantidad de fibra celulosa y a determinada cantidad 
de asfalto modificado (Betuflex), teniendo resultados que permiten determinar las 
             
11 
  
 
cantidades adecuadas que se deben adicionar de fibra, asfalto y temperatura, para diseñar 
una mezcla sin que se produzca un escurrimiento en mayor proporción en la mezcla que lo 
permita, dentro de forma mecánica de un buen comportamiento de la misma.  
 
Conclusiones: 
Un tema muy importante para ser evaluado en condiciones climatologicas como las que se 
tiene en la ciudad del Cusco es la sensibilidad  a la humedad, la mezcla asflatica S.M.A 
presenta valores mucho mayores como en este caso un valor de 76.89% respecto a la mezcla 
tradicional que  nos da un valor de 32.94% por ende se puede deducir que la mezcla asfáltica 
tradicional es mas suceptible a ser deteriorada por efectos de la humedad. 
Asi como también observamos que el porcentaje de escurrimiento de la mezcla asfáltica 
S.M.A al ser esta una mezcla de tipo abierta con granulometría discontinua, consta de escaso 
agregado fino, el asfalto tiende a excurrirse y separarse del agregado grueso, por ese motivo 
se adicionan las fibras de celulosa en las mezclas asfálticas S.M.A, se obtuvo un valor 
promedio de escurrimiento de 0.28% que esta dentro de los limites establecidos para este 
tipo de mezcla. Una mezcla tradicional no presenta escurrimiento, ya que al mezclarse el 
asfalto con la gran cantidad de agregado fino, este se estabiliza y no existe escurrimiento. 
En los costos de fabricación, el costo de produccion de una mezcla S.M.A es de s/. 658.73 
por metro cubico mientras que el costo de producción de una mezcla asfáltica tradicional es 
de s/. 522.31 por metro cubico. Estos costos se analizaron suponiendo que la planta de 
asfalto de la ciudad del Cusco ya esta adicionada como para poder producir este tipo de 
asfaltos. Autor(Ing. Walter Ivan Rios Delgado)  
 
TESIS N°02 
• TITULO: 
“Comportamiento mecánico de las mezclas tipo SMA (STONE MASTIC 
ASPHALT)” 
• INSTITUCIÓN:  
Universidad Ricardo palma 
• AUTOR:  
Elizabeth Victoria Adela Paredes Matta 
             
12 
  
 
• AÑO:2009 
Según (Parades Matta, 2009): 
El concepto de diseño SMA se basa en una estructura granular donde predomina el contacto 
piedra-piedra el mismo que le provee de alta resistencia cortante, baja deformación 
permanente o “rutting” y considera un buen porcentaje de ligante que le confiere una 
excelente durabilidad. 
Las características del comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica se alcanzan 
utilizando una granulometría incompleta (”gap-graded aggregate”) combinada con fibra y/o 
polímeros modificados y un mayor contenido de ligante. El comportamiento del SMA es 
actualmente calificado en los EE.UU. y Canadá como de excelente, por soportar tráfico 
pesado de intensidad baja y alta, así como climas fríos, por los bajos costos de 
mantenimiento y una duración que alcanza los 30 años de vida de servicio. 
El desarrollo del presente estudio se basa en la consulta de diversos documentos que han 
plasmado investigaciones en el área de las mezclas asfálticas y en los resultados obtenidos 
en el Laboratorio de Mecánica de Suelos y Tecnología de Materiales de la Universidad 
Ricardo Palma.  
Se analizaron puntos claves del desarrollo de las investigaciones para poder determinar el 
estado del conocimiento de los estudios realizados en el área de las mezclas asfáltica, en el 
Perú y en otros países.  
 
Conclusiones: 
Se analizo y se obtuvo las siguientes coclusiones que para el diseño de las mezclas SMA, 
se tomó en cuenta las especificaciones alemanas utilizadas en diversos países de 
Latinoamérica como Brasil, Argentina, Chile y Colombia. Así pues se puede notar que la 
mayor parte de agregado son del tipo grueso a diferencia de otras mezclas, pero la diferencia 
no solo se da en el agregado grueso (siendo el de mayor tamaño piedra de ¾” para poder 
tener una mezcla semi abierta y semi densa que permita a la carpeta asfáltica dar flexibilidad 
y rigidez al mismo tiempo sin que éste se deteriore con el pasar de los años), sino que 
también la adición de Filler permite que la mezcla tenga mayor rigidez pero sin llegar a la 
plasticidad, por el contrario lo que se busca con esta mezcla, como se mencionó 
anteriormente, es la flexibilidad al momento de su funcionalidad. 
             
13 
  
 
Sumado a esto, se resalta el uso de fibra (para esta investigación fibra celulosa) y el uso de 
asfalto modificado. Estos dos componentes son determinados a través del ensayo de 
escurrimiento (elaborado en el Laboratorio de la Universidad Ricardo Palma). Con este 
ensayo se pudo establecer cuánto de asfalto escurría en cada muestra de mezcla SMA a 
determinada temperatura, a determinada cantidad de fibra celulosa y a determinada cantidad 
de asfalto modificado (Betuflex), teniendo resultados que permiten determinar las 
cantidades adecuadas que se deben adicionar de fibra, asfalto y temperatura, para diseñar 
una mezcla sin que se produzca un escurrimiento en mayor proporción en la mezcla que lo 
permita, dentro de forma mecánica de un buen comportamiento de la misma, siendo asi un 
aporte para los inclusion en nuevos proyectos de vías en el Peru.  
 
2.1.2. Antecedentes a Nivel Internacional 
 
TESIS 01 
• TITULO: 
“ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FISICO-MECÁNICO DE LA MEZCLA 
ASFÁLTICA TIPO MDC-19 CON FIBRA NATURAL DE CAÑA DE AZÚCAR” 
• INSTITUCIÓN:  
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA  
• AUTORES: 
Bejarano López, Jeisson Fabian 
Caicedo Garcia, Carlos Fernando 
• AÑO: 
2017 
Según (Bejarano lópez & Caicedo Garcia, 2017): 
El presente trabajo investigativo se fundamenta en la experiencia exitosa por medio 
de la cual se demostró una mejora considerable en las características y comportamiento de 
la mezcla asfáltica MDC-19, se mejoraron características como la resistencia a la tracción, 
un menor desgaste en el ensayo de cántabro etc., gracias al porcentaje de bagazo de caña 
presente en la mezcla. 
             
14 
  
 
Para la elaboración de la mezcla asfáltica modificada primero se realizó la caracterización 
de los materiales (agregado pétreo, cemento asfaltico y bagazo de 
caña de azúcar) seguido a de ello se realizó el ensayo de estabilidad y flujo para la 
mezcla convencional por medio del aparato Marshall para obtener los resultados 
parámetro de la mezcla convencional. Seguidamente se realizó una mezcla usando 
cuatro dosificaciones el 0.25%, 0.5%, 1% y el 3%, con estos porcentajes se ejecutaron los 
ensayos de estabilidad y flujo, densidad Bulk y desgaste de cántabro. 
Los resultados obtenidos muestran mejoras considerables en cuanto a la estabilidad de la 
mezcla especialmente en la dosificación del 0,5%, que vale la pena tener en cuenta y que de 
uno u otra forma mejoran las propiedades físico-mecánicas del producto resultante. 
 
CONCLUSIONES: 
La adición de bagazo de caña de azúcar al concreto asfaltico por medio de vía seca, tiende 
a mejorar las propiedades físicas y mecánicas de la mezcla, y se presenta como una 
alternativa viable para la utilización de fibra natural de caña, generando beneficios técnicos, 
económicos y ambientales importantes en la industria vial del país. 
De acuerdo a los resultados obtenidos de los ensayos realizados a las briquetas con los 
distintos porcentajes de adición, se puede concluir que el contenido óptimo de bagazo de 
0.5% ya que se obtuvieron resultados más eficientes con respecto a la mezcla convencional 
en términos de estabilidad y flujo, así como un incremento importante en la resistencia a la 
deformación como se puede observar en la siguiente tabla. 
Realizado el ensayo de cántabro se detalla que en la muestra de briqueta de asfalto 
modificado con 0.5% de adición posee un desgaste menor al convencional con un porcentaje 
del 12.80% y el convencional de 17.61%; siendo así el porcentaje de adición de 0.5% posee 
una resistencia a la disgregación. 
Los resultados arrojados después del análisis y la comparación del asfalto tradicional y el 
asfalto modificado con adición de fibra natural demuestran que la investigación tiene 
resultados positivos en los ensayos de estabilidad, rigidez y flujo aplicando el diseño 
Marshall. 
 
 
             
15 
  
 
TESIS 02 
• TITULO: 
“ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE MEZCLAS ASFÁLTICAS 
CONVENCIONALES Y MEZCLAS BITUMINOSAS STONE MASTIC ASPHALT 
(SMA), ELABORADAS CON MATERIALES DE LA PROVINCIA DE LOJA” 
• INSTITUCIÓN:  
UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA  
• AUTOR: 
Esner Fidel Bustamante Rivera 
• AÑO: 
2017 
Según (Bustamante Rivera, 2017): 
Las carreteras de Ecuador se construyen con mezclas asfálticas convencionales diseñadas 
con el método Marshall, normalizadas en las especificaciones generales MOP-001-F-2002. 
Actualmente existen otros métodos de diseño, por eso vale preguntarse: ¿Por qué la 
durabilidad no cumple con el periodo de diseño? ¿Cumplen los parámetros de calidad? ¿Por 
qué se invierten muchos recursos en mantenimiento? 
El propósito es adaptar otro método de diseño utilizando materiales de la mina Catamayito 
que cumplan con las normas MOP. Basado en la norma UNE EN 13108-5 desde 1960, las 
mezclas Stone Mastic Asphalt SMA se utilizan para proporcionar una mayor durabilidad; 
constituyen un excelente esqueleto mineral basándose en su alto contenido de ligante, una 
alta proporción de filler y adición de fibras celulósicas; resisten más a las deformaciones 
plásticas, proporcionan mayor seguridad porque presentan una textura que permite una 
mayor adherencia en el contacto neumático-pavimento. 
Las briquetas elaboradas se someten a ensayos de laboratorio para evaluar sus propiedades 
de durabilidad y resistencia; con los resultados obtenidos se concluye que las mezclas SMA 
son una solución eficaz para resolver los problemas que presentan los asfaltos 
convencionales. 
 
 
 
             
16 
  
 
Conclusiones: 
De esta investigación se pudo llegar a las siguientes conclusiones que los resultados del 
ensayo de tracción indirecta obtenidos en el laboratorio se demuestra que las mezclas SMA 
presentan 16.38% de resistencia a la rotura mayor en comparación con las mezclas 
convencionales, esto permite concluir que las mezclas SMA se van a deteriorar menos 
debido al paso de las cargas a las que van a ser sometidas. 
En la construcción de obras viales es necesario realizar un análisis de costos para determinar 
su conveniencia de aplicación. Luego de haber realizado un análisis de costos entre mezclas 
SMA y convencionales se determina que las mezclas SMA son un 10.16% más costosas 
que las mezclas convencionales, este costo a largo plazo es más conveniente ya que las 
mezclas SMA al ser más durables necesitan menos recursos de inversión para su 
mantenimiento, produciendo rentabilidad económica en el tiempo y seria una materia de 
tiempo beneficio. 
 
2.2.Aspectos Teóricos Pertinentes 
2.2.1. Pavimento Asfáltico 
2.2.1.1 Definición De Pavimento Asfáltico 
Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma 
directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, 
proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las 
condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, 
trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los 
agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun 
en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos 
destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua siendo estos los principales factores 
ambientales por tanto debera tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje 
agradable para no provocar fatigas. 
Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán 
colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de 
menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que 
más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más 
             
17 
  
 
económicos. La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor 
económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el 
grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior. La resistencia 
de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta 
de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la 
compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, 
éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones 
permanentes.1 (http://www.registrocdt.cl) 
 
Según (Montejo Fonseca, 2002): 
Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente 
horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y 
adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la subrasante 
de una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de 
resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten 
durante el periodo para el cual fue diseñada la estructura del pavimento. 
Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2014): 
El pavimento es una estructura de varias capas construida sobre la sub rasante del camino 
para resistir y distribuir esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las condiciones de 
seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general está conformada por las siguientes 
capas: base, sub-base y capa de rodadura. 
 
2.2.1.2 Estructura De Un Pavimento Asfáltico 
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006):  
La estructura que se apoya sobre el terreno de fundación o sub-rasante, y que está 
conformado por capas de materiales de diferentes calidades y espesores, que obedecen a un 
diseño estructural, se denomina pavimento. La estructura del pavimento está destinada a 
soportar las cargas provenientes del tráfico. 
Los pavimentos asfálticos están conformados por una carpeta asfáltica apoyada 
generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y sub base. No obstante, puede prescindirse 
de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares del proyecto. La 
             
18 
  
 
distribución típica de las capas que conforman la estructura del pavimento se grafican en la 
figura. 
 
Figura 02: Estructura típica de pavimentos asfálticos (Mercedes Escobar, Giraldo Vasquez, & Maya Gaviria, 2012) 
 
2.2.1.2.1 Carpeta Asfáltica 
La carpeta asfáltica o capa de rodamiento proporciona una superficie uniforme y estable al 
tránsito, de textura y color adecuado, que debe resistir los efectos abrasivos provenientes 
del tránsito y del medio ambiente. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno 
de Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
(Universidad Mayor de San Simón, S.F) Indica que, la capa de rodadura o revestimiento 
asfáltico tiene las siguientes funciones:   
• Impermeabilizar el pavimento, para que las capas subyacentes puedan mantener su 
capacidad de soporte.  
• Proveer una superficie resistente al deslizamiento, incluso en una pista húmeda.  
• Reducir las tensiones verticales que la carga por eje ejerce sobre la capa base, para 
poder controlar la acumulación de deformaciones plásticas en dicha capa.  
 
2.2.1.2.2 Base 
La capa de base, generalmente granular, es una capa que se apoya sobre la sub base. La 
función de esta capa es transmitir los esfuerzos provenientes del tráfico, a la sub base y sub-
rasante. Los requisitos de calidad de agregados de base son muy rigurosos. Esta capa está 
conformada por grava chancada, compactada al 100% de la máxima densidad seca del 
ensayo Proctor modificado. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de 
Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
             
19 
  
 
Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que 
pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, con inclusión o no de algún tipo de 
estabilizador o ligante, debidamente aprobados, que se colocan sobre una subbase, afirmado 
o subrasante. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) 
(Universidad Mayor de San Simón, S.F) Indica que, la capa base tiene las siguientes 
funciones:  
• Reducir las tensiones verticales que las cargas por eje ejercen sobre las capas sub-
base y suelo natural.  
• Reducir las deformaciones de tracción que las cargas por eje ejercen a la capa de 
revestimiento asfáltico.  
• Permitir el drenaje del agua que se infiltra en el pavimento, a través de drenajes 
laterales longitudinales. 
 
2.2.1.2.3 Subbase 
La subbase, es una capa que según el diseño puede o no colocarse. Se apoya sobre la 
subrasante y los requisitos de calidad de los materiales que la conforman son menos 
rigurosos, la razón de esto es que los esfuerzos verticales que se transmiten a través de las 
capas de pavimentos son mayores en la superficie y van disminuyendo a medida que se 
profundizan. La subbase es la capa de material seleccionado, más profunda de la estructura 
del pavimento, razón por la que los materiales que la conforman cumplen requisitos menos 
rigurosos. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos 
Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que 
pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, debidamente aprobados, que se colocan 
sobre una superficie preparada. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013). 
 
2.2.1.2.4 Terreno de fundación 
El terreno de fundación puede estar conformado por un terraplén (caso de rellenos) o terreno 
natural en el caso de cortes, para ambos casos, la cota geométrica superior se denomina 
subrasante. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos 
Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
             
20 
  
 
2.2.1.3 Importancia de Pavimentos Asfálticos 
(Montejo Fonseca, 2002) Indica que, un pavimento para cumplir adecuadamente sus 
funciones debe reunir los siguientes requisitos: 
• Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tráfico. 
• Ser resistente ante los agentes del intemperismo. 
• Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulación de 
vehículos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Además, 
debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los 
vehículos. 
• Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal, que 
permitan una adecuada comodidad a los usuarios en función de las longitudes de onda 
de las deformaciones y de la velocidad de circulación. 
• Debe ser durable. 
• Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje. 
• El ruido de rodadura, en el interior de los vehículos que afectan al usuario, así como en 
el exterior, que influye en el entorno, debe ser adecuadamente moderado. 
• Debe ser económico 
• Debe poseer el color adecuado para evitar reflejos y deslumbramientos, y ofrecer una 
adecuada seguridad al tránsito. 
 
2.2.1.4 Funciones de Pavimentos Asfálticos 
Un pavimento de una estructura, asentado sobre una fundación apropiada, tiene por 
finalidad proporcionar una superficie de rodamiento que permita el tráfico seguro y 
confortable de vehículos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier 
condición climática. Hay una gran diversidad de tipos de pavimento, dependiendo del 
tipo de vehículos que transitaran y del volumen de tráfico. 
La Ingeniería de Pavimentos tiene por objetivo el proyecto, la construcción, el 
mantenimiento y la gerencia de pavimentos, de tal modo que las funciones sean 
desempañadas con el menor costo para la sociedad. Tratándose, esencialmente, de una 
actividad multidisciplinaria, donde están involucrados conceptos y técnicas de las 
Ingenierías: Geotecnia, de Estructuras, de Materiales, de Transportes y de Sistemas, en 
             
21 
  
 
vista de la importancia se debe estimar y efectuar el mantenimiento de pavimentos 
existentes. 
Un pavimento difícilmente sufre una ruptura catastrófica, a menos que exista un error en 
el proyecto geotécnico en casos como los de pavimentos asentados en terraplenes sobre 
suelos expansivos. Esa degradación se da, usualmente, de forma continua a lo largo del 
tiempo es desde la abertura al tráfico, por medio de mecanismos complejos y que no están 
íntegramente relacionados, donde gradualmente se van acumulando deformaciones 
plásticas y siendo formadas a través de las capas (asfálticas o cementadas), provenientes 
de una combinación entre la acción de las cargas del tráfico y los efectos de la intemperie 
(variaciones de temperatura y humedad a lo largo del tiempo). Además, la condición de 
“ruptura” de un pavimento es, hasta cierto punto, indefinida y subjetiva, existiendo 
divergencias entre los técnicos y administradores en cuanto al mejor momento para 
restaurar un pavimento que presenta un cierto nivel de deterioro estructural y/o funcional. 
(U.M.S.S-Facultad de Ciencias y Tecnologia) 
Según (Menéndez Acurio, 2016) las funciones que cumple son variadas y depende en gran 
medida de las demandas de los usuarios y la entidad. Estas funciones han ido evolucionando 
desde cumplir un rol inicial de dar accesibilidad, luego conectividad, para después enfocarse 
en la serviciabilidad y finalmente en la integración. Se muestra a continuación las 
principales funciones que cumple una estructura agrupadas de acuerdo a tres diferentes 
perspectivas: usuario y entidad, estructura, y medio ambiente. 
             
22 
  
 
Funciones del 
pavimento
Usuario, 
Estructura: Medioambiente
entidad/institucion:
- Proporcionar a los - Reducir y distribuir la - Cumplir requerimientos 
usuarios circulación segura, carga de tráfico para que medioambientales y 
cómoda y confortable, con esta no dañe la subrasante estéticos.
adecuada regularidad y/o el suelo de fundación. - Limitar el ruido y 
(rugosidad) y suficiente - Proteger la subrasante y el contaminación del aire.
resistencia a la fricción. suelo de fundación del clima - Tener suficiente 
- Proporcionar a los (agua y/o congelamiento). durabilidad para que no se 
vehículos acceso bajo - Controlar la presencia y deteriore antes de tiempo 
cualquier condición de clima. efecto del agua a nivel del debido a las variables 
- Reducir los costos de suelo de fundación. ambientales (agua, 
operación vehicular, reducir oxidación, efectos de la - Capacidad de carga 
el tiempo de viaje y reducir temperatura).suficiente de los materiales 
los accidentes. que componen la estructura - Proporcionar una 
- Reducir los costos de para resistir el tráfico y el superficie adecuada al 
mantenimiento y operación. clima. contexto y compatible 
estéticamente con el 
- Facilitar y mejorar las entorno, en especial en 
condiciones de operación y zonas urbanas y zonas 
transporte. protegidas.
- Dotar de una superficie 
adecuada para tránsito, 
almacenamiento o traspaso 
de productos.
 
Figura 03: Funciones del pavimento (Menéndez Acurio, 2016) 
 
2.2.2. Asfalto 
2.2.2.1. Definición de Asfalto 
El Asfalto es una mezcla de hidrocarburos de alto peso molecular, que en conjunto 
presentan propiedades termoplásticas, cuyo estado y nivel de consistencia varían con 
facilidad de sólido a semisólido e incluso a líquido viscoso, si la temperatura es favorable 
para ello. Se producen de la destilación del petróleo crudo en las refinerías de petróleo. 
             
23 
  
 
 
Los asfaltos PETROPERÚ, se elaboran usando modernas tecnologías y rigurosa selección de 
petróleos de óptima composición química, ofreciendo al país diversos grados de asfaltos de 
acuerdo a las condiciones climáticas de cada región. 
ASTM lo define como un material cementante, de color oscuro y de consistencia variable, cuya 
rigidez depende de la temperatura en que se encuentre. A temperatura ambiente el asfalto es 
sólido a semisólido, y cuando su temperatura se eleva se vuelve líquido, esta condición permite 
que los agregados sean cubiertos completamente, durante la mezcla. 
El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfáltico, a altas 
temperaturas (135ºC) es poco rígido, condición que permite que se adhiere fácilmente a las 
partículas del agregado y, por lo tanto, es un excelente cemento que une los agregados en 
mezclas en caliente. 
El asfalto al entrar en contacto con el oxígeno del medio ambiente reacciona, perdiendo sus 
propiedades elásticas y volviéndose duro y frágil. Esta es una de las características del asfalto 
que trata de retardarse, pero que se desarrolla con el tiempo. 
En una mezcla convencional (asfalto + agregado de granulometría completa) el porcentaje de 
asfalto es de 6.5% y del agregado de 93.5% en peso de la mezcla, aprox.; sin embargo, es 
importante resaltar como un material cuya participación es mínima puede tener tanto efecto en 
el comportamiento de la mezcla. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de 
Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, 2006). 
 
 
Figura 04: Cemento asfaltico a temperatura ambiente y de briqueta preparada con una mezcla cemento asfaltico- 
agregado (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
El asfalto es un material negro, cementante, que varía ampliamente en consistencia, entre sólido 
y semisólido (solido blando), a temperaturas ambientales normales. Cuando se calienta lo 
suficiente, el asfalto se ablanda y se vuelve líquido, lo cual le permite cubrir las partículas de 
agregado durante la producción de mezcla en caliente. 
             
24 
  
 
El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfaltico, es un material 
viscoso (espeso) y pegajoso. Se adhiere fácilmente a las partículas de agregado y, por lo tanto, 
es un excelente cemento para unir partículas de agregado en un pavimento de mezcla en 
caliente. El cemento asfáltico es un excelente material impermeabilizante y no es afectado por 
los ácidos, los álcalis (bases) o las sales. Esto significa que un pavimento de concreto asfaltico 
construido adecuadamente es impermeable y resistente a muchos tipos de daño químico. El 
asfalto cambia cuando es calentado y/o envejecido. Tiende a volverse duro y frágil y también a 
perder parte de su capacidad de adherirse a las partículas del agregado. (Asphalt Institute, 2001). 
 
2.2.2.2. Tipos de Asfalto 
Según (Minaya Gonzáles & Ordoñez Huaman, "Manual de Laboratorio Ensayos para 
Pavimentos" Volumen I, 2001): 
 
2.2.2.2.1. Emulsiones asfálticas 
La emulsión asfáltica es una mezcla de cemento asfáltico, agua y agente emulsificante. 
Las emulsiones se preparan para reducir la viscosidad del asfalto pudiendo aplicarse en zonas 
con bajas temperaturas. Los dos tipos comúnmente usados de emulsiones asfálticas se 
especifican en ASTM D977 y ASTM D2397: Emulsiones Aniónicas y Catiónicas, 
respectivamente. 
 
2.2.2.2.2. Asfalto Diluido o Cut Back 
Los Asfaltos diluidos son producto de la adición de algún destilado del petróleo al cemento 
asfáltico, resultando menos viscoso y por ello aplicable en zonas de baja temperatura. El 
solvente se pierde por evaporación quedando el cemento asfáltico sobre la superficie luego de 
su aplicación.  
Se dividen en tres tipos: Curado Rápido (RC), Curado Medio (MC), Curado Lento (SC), y las 
especificaciones se dan en ASTM D2026, ASTM D2027 y ASTM D2028, respectivamente. 
 
2.2.2.2.3 Cemento asfáltico 
El cemento asfáltico se obtiene, por destilación del crudo del petróleo mediante diferentes 
técnicas de refinación.  A temperatura ambiente el cemento asfáltico es negro, pegajoso, semi-
sólido y altamente viscoso. Este es resistente y durable con excelente adhesividad y 
características a prueba de agua, altamente resistente a la acción de ácidos, álcalis y sales.  
             
25 
  
 
El cemento asfáltico se usa en grandes cantidades, para la producción de Mezclas Asfálticas en 
Caliente (HMA), primordialmente usado en la construcción de pavimentos flexibles en todo el 
mundo. El cemento asfáltico puede ser mezclado con agregados para la producción del HMA, 
su propiedad de adhesividad facilita la unión con el agregado que después de poner a 
temperatura ambiente, el HMA es un muy fuerte material de pavimento que puede soportar el 
tráfico pesado. 
 
a) Clasificación de cementos asfálticos 
Según (Minaya Gonzáles & Ordoñez Huaman, 2001), Tres métodos basados en su penetración, 
viscosidad o comportamiento se usan para clasificar el cemento asfáltico en diferentes grados.  
 
Clasificación de 
Cementos Asfálticos
Por el Grado de Por el Grado de Por su 
Penetración Viscosidad: Comportamiento
- Este método involucra el
- Este se basa en la viscosidad
- El grado de penetración del comportamiento que sedel cemento asfáltico original o
cemento asfáltico se especifica fundamenta en el Programapor la viscosidad del cemento
en ASTM D-946, con cinco Estratégico de Investigación deasfáltico después de curado en
penetraciones estándares, 40- Carreteras (SHRP).el horno de película delgada
50, 60-70, 85-100, 120-150, (RTFO). - La mayoría de las Mezclas
200-300 Asfálticas en Caliente, entre los
- El grado de viscosidad
- El Perú produce cemento años 1940 a 1990, el 75% debasado sobre el cemento
asfáltico de petróleo PEN los departamentos de carreterasasfáltico original incluye AC-
40/50, 60/70, 85/100, 120/150. en Estados Unidos emplean el2.5, AC-5, AC-10, AC-20, AC- método Marshall, mientras que
- El ensayo de penetración 30y AC-40. el 25% el método Hveem. En
mide la penetración de una 1995, algunos estados
aguja estándar dentro de un comienzan a usar el método de
cemento para pavimentación diseño Superpave.
bajo cierta temperatura, tiempo
y carga. Obviamente un alto
valor de penetración representa
un cemento asfáltico blando.
Por ejemplo, 40-50 es un grado
alto, y 200-300 es un grado
blando.
 
Figura 05: Clasificación de cementos asfáltico (Minaya Gonzáles & Ordoñez Huaman, 2001) 
 
 
 
             
26 
  
 
2.2.3. Mezcla asfáltica 
2.2.3.1 Definición de mezcla asfáltica 
Según (Menéndez Acurio, 2016), las mezclas asfálticas son una combinación de agregados 
minerales, filler (relleno), asfalto y, de ser el caso, modificadores o aditivos. Los agregados son 
obtenidos por trituración de rocas y se suelen almacenar separados por tamaños. Aquellos 
agregados que son mayores a la malla N° 4 se suelen llamar agregados gruesos, mientras que 
el pasante de la malla N° 4 se denomina agregado fino o arena. La arena suele ser el resultado 
de la combinación de arenas naturales obtenidas por zarandeo y arenas resultantes del proceso 
de trituración de los agregados. Cuando el pasante de la malla N° 200 no es suficiente, se suele 
agregar una llenante o filler (relleno) para completar la fracción faltante el cual suele ser cal 
hidratada o cemento. 
Las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica son resultado de la fricción y la cohesión 
entre los componentes. La fricción es resultante de la trabazón entre los agregados y depende 
del tamaño máximo del agregado grueso, y la gradación de los agregados empleados. La 
cohesión es resultado de las propiedades del asfalto y de la mezcla fina. Las propiedades 
reológicas del asfalto permiten una mezcla adecuadamente compactada. 
Existe una variedad de mezclas que se obtienen por la combinación de agregados, cemento 
asfaltico y llenante. 
(Kraemer, Pardillo, Rocci, Romana, Sánchez Blanco, & del Val, 2004) Indica que, as mezclas 
bituminosas (o asfálticas), que también reciben usualmente la denominación de aglomerados, 
están formadas por una combinación de áridos y un ligante hidrocarbonado, de manera que 
aquellos quedan cubiertos por una película continua de este. Se fabrican de forma mecánica en 
unas centrales fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se 
compactan. Actualmente se emplean no solo en los pavimentos de carreteras y de calles, sino 
también en otro tipo de infraestructuras con tráfico: aeropuertos, superficies industriales, pistas 
deportivas. Se emplean también a menudo en las capas, inferiores de los firmes para tráficos 
pesados intensos.  
Para fabricar las mezclas bituminosas, los áridos se clasifican en unas fracciones uniformes, a 
partir de las cuales se compone la granulometría elegida. Se suele considerar por separado el 
polvo mineral. Los ligantes intervienen en las mezclas en proporciones diferentes según el tipo 
de formulación: entre el 3 y el 10 por 100 sobre la masa de los áridos. En principio, cualquier 
ligante hidrocarbonado podría emplearse para la fabricación de las mezclas bituminosas, pero 
los más usuales son los betunes asfálticos de penetraciones intermedias y las emulsiones 
             
27 
  
 
bituminosas de rotura media y lenta: cada vez más se emplean también los ligantes modificados 
con polímeros. 
 
2.2.3.2 Clasificación de mezclas asfálticas 
Según (Menéndez Acurio, 2016) los principales tipos de mezclas asfálticas se pueden clasificar 
en: 
2.2.3.2.1 Mezcla asfáltica en frio 
En estas mezclas, el cemento asfaltico es mezclado con algún solvente o emulsificante o agua 
para poder combinarlo luego con los agregados sin tener que modificar la temperatura del 
cemento asfaltico. 
 
2.2.3.2.2 Mezclas asfálticas tibias 
En este tipo de mezclas se incorpora un modificador al cemento asfaltico para reducir su 
viscosidad y poder mezclarlo con los agregados sin tener que llegar a temperaturas elevadas. 
Estos modificadores pueden ser aditivos químicos; adición de agua, para producir asfalto 
espumado; o aditivos de asfaltos duros o blandos durante la elaboración de la mezcla. 
 
2.2.3.2.3 Mezcla asfáltica en caliente 
En este tipo de mezclas, el cemento asfaltico es calentado antes de ser mezclado con los 
agregados. Previamente se le puede haber incorporado mejoradores de adherencia, 
modificadores o incluso material procedente de reciclado. Se pueden emplear diversos tipos de 
granulometría tales como densas, mezclas abiertas o mezclas escalonadas (similar a una mezcla 
SMA). 
(Kraemer, Pardillo, Rocci, Romana, Sánchez Blanco, & del Val, 2004) menciona que, las 
mezclas en caliente se fabrican con betunes asfalticos a unas temperaturas más o menos 
elevadas según la viscosidad del ligante, calentándose también los áridos para que el ligante no 
se enfrié al entrar en contacto con ellos. La puesta en obra se lleva a cabo también a unas 
temperaturas muy superiores al ambiente, pues en caso contrario estos materiales no pueden 
extenderse y menos aún compactarse adecuadamente. 
Constituyen el tipo más generalizado. Se emplean tanto en las vías urbanas como en las 
autopistas, en las carreteras convencionales y en los aeropuertos; por otro lado, se utilizan tanto 
en las capas de rodadura como en las capas inferiores de los firmes. Son mezclas de 
granulometría continua: las partículas finas rellenan los huecos que dejan las más gruesas y 
             
28 
  
 
todas ellas están recubiertas por una película continua de ligante. Un inconveniente de algunas 
de estas granulometrías continuas es su sensibilidad al contenido de ligante, ya que unas 
pequeñas variaciones pueden producir unos cambios importantes en su comportamiento 
reológico. 
 
2.2.3.2.3.1 Tipos de mezclas asfálticas en caliente 
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006) 
Las mezclas asfálticas en caliente o hot-mix asphalt (HMA) se utilizan para diferentes tipos de 
tráfico y diferentes condiciones medioambientales, debiendo los materiales y diseño cumplir 
con los requisitos del proyecto. 
HMA se divide en tres tipos de mezclas: de gradación densa, open-graded o mezclas abiertas o 
porosas y gap-graded o mezclas de granulometría incompletas. La Tabla 2, presenta los tipos 
de mezclas de acuerdo a las características granulométricas. 
 
Tabla 2: Tipos de Mezclas Asfálticas en caliente 
 
 
•  Las gradaciones densas se subdividen en gradación continua o HMA convencional, large-
stone mix, y mezcla arena-asfalto. 
• Las mezclas open-graded se dividen en open-graded friction course, OGFC y base 
permeable tratada con asfalto. 
• El tipo gap-graded abarca mezclas de concreto asfáltico gap-graded y mezclas stone mastic 
asphalt, SMA. 
La Federal Highway Administration, FHWA junto con la National Asphalt Pavement 
Association, NAPA prepararon una guía para la apropiada selección del tipo de mezcla que 
             
29 
  
 
considera factores como el tráfico, medio ambiente, subrasante, condiciones del pavimento 
existente y su preparación, y evaluación económica. 
 
a. Mezclas de gradación densa HMA 
HMA de gradación densa están compuestas por ligante de cemento asfáltico y agregado de 
gradación continua. Las mezclas convencionales de HMA consisten de agregados de tamaño 
máximo nominal en el rango de 12.5 mm (0.5 pulg.) a 19 mm (0.75 pulg.). 
Large-stone mix contienen agregados gruesos con un tamaño máximo nominal mayor que 25 
mm (1 pulg.). Estas mezclas tienen un mayor porcentaje de agregados gruesos que las mezclas 
convencionales (más grandes que el tamiz 4.75 mm o N° 4). Por el mayor tamaño de los 
agregados, el esfuerzo de compactación aplicado a la mezcla debe ser monitoreado para 
prevenir fracturas excesivas de los agregados mayores durante el proceso de compactación.  
Asfalto-arena está compuesto por agregado que pasa el tamiz 9.5 mm o 0.375 pulg. El contenido 
de ligante en la mezcla es mayor que para mezclas HMA convencionales porque se incrementan 
los vacíos en el agregado mineral de la mezcla. Las arenas usadas en este tipo de mezcla son 
arenas chancadas o naturales de textura rugosa, la resistencia a las deformaciones permanentes 
de este tipo de mezclas es típicamente muy bajo. 
 
 
 
Figura 06: Mezclas de gradación densa HMA(Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
 
 
 
             
30 
  
 
 
 b. Mezclas Open-Graded 
Las mezclas open-graded consisten de una gradación relativamente uniforme y ligante de 
cemento asfáltico o ligante modificado. El principal propósito de este tipo de mezclas es servir 
como una capa drenante, tanto en la superficie del pavimento o dentro de la estructura del 
pavimento. 
Como se indicó, hay dos tipos de mezclas open-graded. El primer tipo de mezcla es utilizada 
como una superficie gruesa para proporcionar drenaje libre en la superficie y prevenir los 
encharcamientos, reduce las salpicaduras de las llantas, y reduce el ruido de las llantas. Este 
tipo de mezcla es frecuentemente definido como open-graded friction course OGFC. 
El segundo tipo de mezcla, denominado base permeable tratada con asfalto, comprende una 
gradación uniforme de tamaño máximo nominal mayor que las usadas en OGFC –19 mm (0.75 
pulg.) a 25 mm (1 pulg.) y se usa para drenar el agua que entra a la estructura del pavimento 
desde la superficie o de la subrasante. 
La producción de las mezclas open-graded es similar a las mezclas de gradación densa. Se usan 
temperaturas de mezcla menores para prevenir el escurrimiento del asfalto caliente o draindown 
durante el almacenamiento o traslado al lugar del proyecto. El esfuerzo de compactación por lo 
general es menor que las mezclas de gradación densa. 
 
Figura 07: mezclas open-grade  (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
 c. Mezclas Gap-Graded 
La función de las mezclas gap-graded es similar a las mezclas de gradación densa porque estas 
también proporcionan capas densas impermeables cuando la compactación es apropiada. El 
rango de los agregados va desde gruesos hasta finos, con poca presencia de tamaños 
intermedios. 
             
31 
  
 
El segundo tipo de mezclas gap-graded es el stone mastic aspahlt, SMA. La producción de 
mezclas SMA requiere la incorporación de significativas cantidades de filler mineral al agregado 
normal de tal manera que alcance del 8 al 10% de material que pasa el tamiz 0.075 mm o no. 
200. 
Como en las mezclas open-graded la temperatura de descarga de la mezcla necesita ser 
controlada para prevenir el escurrimiento o draindown del ligante durante el almacenamiento o 
transporte. Las fibras y/o polímeros son normalmente usados con SMA para prevenir el 
draindown. 
 
 
Figura 08: mezclas gap-graded (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
2.2.3.2.3.2 Consideraciones en el diseño de mezclas asfálticas 
a) Características del diseño de mezclas asfálticas 
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006) al realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben lograr 
las siguientes características: 
 
La densidad de la mezcla es la relación entre el peso de la mezcla por unidad de volumen. Si 
bien es cierto que esta característica no es utilizada en el diseño de la mezcla, se emplea para 
los controles de compactación. A la mezcla asfáltica compactada en el laboratorio se le asigna 
la densidad patrón y será ésta el punto de referencia en los controles. 
 
Los Vacíos de aire o vacíos están conformados por el aire atrapado en la mezcla compactada. 
A menor porcentaje de vacíos de aire la mezcla será menos permeable. En el diseño de mezclas 
             
32 
  
 
convencionales, los vacíos de aire están entre 3 a 5% en laboratorio, pero en campo se permite 
tener vacíos de aire no mayores al 8% permitiendo que la carpeta se compacte bajo tránsito.  
 
La densidad de la mezcla está en función del contenido de vacíos, mezclas con menor porcentaje 
de vacíos serán más densas, y viceversa. Un alto porcentaje de vacíos de aire resulta en una 
mezcla porosa, que permite el paso del agua a través de su estructura, pero además puede causar 
deterioro debido a que hay mayor porcentaje de aire (como se mencionó en capítulos anteriores 
el aire oxida el asfalto). Bajos porcentajes de vacíos de aire son perjudiciales en la mezcla, 
debido a que cuando soporta la carga de tránsito la carpeta se comprime y el asfalto se acomoda 
en los vacíos atrapados, si el número de vacíos es pequeño, el asfalto no podrá acomodarse en 
el interior y tendrá que salir a la superficie, esto se conoce como exudación. 
 
Los Vacíos en el agregado mineral (VMA) consideran los volúmenes ocupados por los vacíos 
de aire atrapados y el asfalto efectivo.  
El diseño considera un porcentaje mínimo de VMA dependiendo del tamaño del agregado. Si 
el porcentaje del VMA es bajos la película de asfalto será delgada y la mezcla será susceptible 
a oxidación. Con altos porcentajes de VMA la película de asfalto será más gruesa y la mezcla 
será más durable.  
 
Una graduación densa puede reducir el porcentaje de VMA, reduciendo la película de asfalto 
y, por consiguiente, reduciendo la durabilidad de la mezcla y dándole un aspecto seco. 
 
El Contenido de asfalto es el porcentaje de asfalto que se incorpora en la mezcla. Parte del 
asfalto será absorbido por el agregado y el resto de asfalto formará una película que rodean las 
partículas. A los primeros se les denomina asfalto absorbido y al segundo asfalto efectivo.  
 
El óptimo contenido de asfalto de la mezcla está en función de la granulometría y el porcentaje 
de absorción del material. Mezclas con alto porcentaje de filler (mayor superficie específica) 
requerirán mayor porcentaje asfalto, por ejemplo, las mezclas SMA tienen más porcentaje de 
asfalto que una mezcla convencional y superpone. Mezclas porosas (% filler menor de 2%) 
necesitan menor porcentaje de asfalto. 
 
 
             
33 
  
 
b) Propiedades del diseño de mezclas asfálticas 
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006) al realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben 
considerar las siguientes propiedades: 
La estabilidad está relacionada con la capacidad del asfalto para soportar deformaciones bajo 
cargas de tránsito y resistir el desplazamiento horizontal, depende de la fricción y cohesión 
interna. La fricción se relaciona con la geometría y textura de la partícula; la cohesión se 
relaciona con las características del ligante.  
Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas deben ser de caras fracturadas y 
superficie rugosa, generalmente provenientes de chancado. Los agregados con estas 
características tienen una mejor trabazón y mayor resistencia cortante, caso contrario al de 
agregados con partículas redondeadas que se deslizan una sobre otras. 
 
La durabilidad de la mezcla se relaciona a la capacidad del agregado a la desintegración, a la 
capacidad del asfalto a reaccionar con el medio y a evitar que el asfalto se desprenda del 
agregado. 
 
Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas, no sólo deben cumplir con 
especificaciones granulométricas, sino también de calidad. Las presiones que soportarán los 
agregados, sobre todo en sus aristas son altas, por lo tanto, deben ser duros y muy resistentes. 
Para que no exista riesgo de peladuras (desprendimiento de la película de asfalto) los agregados 
deben ser hidrofóbicos. 
 
La impermeabilidad es la capacidad del medio para evitar el paso de aire y agua. Esta 
definición se relaciona con el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada y el acceso 
que estos vacíos tengan con la superficie.  
 
Mezclas porosas son diseñadas con la finalidad de permitir que el agua proveniente de las 
lluvias drene rápidamente a través de ellas. El alto porcentaje de vacíos de aire de este tipo de 
mezclas facilitaría la oxidación del asfalto; sin embargo, esta condición se reduce usando 
asfaltos modificados. 
 
             
34 
  
 
La trabajabilidad de la mezcla es la facilidad con que la mezcla se coloca y compacta. Mezclas 
con alto porcentaje de fracción gruesa o alto porcentaje de filler son poco trabajables. 
Las mezclas del tipo open graded (mezclas porosas) y gap-graded (como las Stone Mastic 
Asphalt) tienden a segregarse y son difíciles de compactar. Mezclas con alto porcentaje de filler 
puede hacer que la mezcla se vuelva muy rígida evitando su adecuada compactación.   
Controlar la temperatura de compactación en la mezcla es muy importante, debido a que las 
mezclas frías son semi-rígidas a rígidas y no permiten su compactación dejando alto porcentaje 
de vacíos de aire. 
Mezclas flexibles resisten las deformaciones sin agrietarse. El terreno de fundación se asentará 
con los años debido al servicio, este asentamiento se reflejará en la superficie y la carpeta deberá 
acomodarse sin agrietarse. 
La carpeta asfáltica está soportando constantemente la acción de cargas cíclicas, este tipo de 
cargas origina que la carpeta se flexione constantemente. La resistencia a la fatiga es la 
resistencia a esta flexión, esta característica está íntimamente relacionada al asfalto, asfaltos 
oxidados no son resistentes a la fatiga.   
Los agrietamientos por fatiga surgen en la fibra inferior de la carpeta asfáltica cuando ésta 
trabaja a tracción, y se reflejan en la superficie denominándose piel de cocodrilo.  
La superficie de rodadura debe reducir la posibilidad que la llanta se deslice sobre ella, sobre 
todo en épocas de lluvia, esto se define como resistencia al deslizamiento. Mezclas porosas 
fueron pensadas para evitar el hidroplaning (encharcamiento de agua en la superficie, 
posiblemente por efecto de las lluvias) y deprimir el agua inmediatamente se encuentre en la 
superficie.  
Carpetas asfálticas con partículas redondeadas son menos resistentes al deslizamiento que las 
carpetas formadas por partículas duras y de textura rugosa. 
 
2.2.4. Mezclas asfálticas con la tecnología Stone Mastic Asphalt (S.M.A.) 
2.2.4.1 Definición  
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt son el resultado de la combinación de una estructura granular 
gruesa y un mastic de asfalto, filler y fibra. La mezcla es de textura abierta y estructura interna 
densa con un volumen de vacíos de aire entre 2 y 4%. 
             
35 
  
 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt también conocidas como Stone Matrix Asphalt tienen origen 
alemán. Bajo la denominación de “Splittmastixasphalt”, a finales de los años 60, se construyen 
las primeras carreteras con este tipo de mezclas. 
En Europa, las mezclas S.M.A. vienen siendo usadas en las capas superiores por más de 30 
años, para reducir las deformaciones permanentes producidas por tráfico pesado. Las 
gradaciones de los agregados y el óptimo contenido de asfalto son considerablemente diferentes 
que las mezclas densas. 
En el Stone Mastic Asphalt prevalece el contacto piedra-piedra debido a su estructura granular 
lo que no ocurre con las mezclas asfálticas densas que están formadas por agregados dentro de 
una matriz arenosa. Las cargas de tráfico en S.M.A. son soportadas por las partículas de 
agregado grueso. 
 
 
Figura 09: Composición de una mezcla SMA (Sanchez Sabogal, 2009) 
 
2.2.4.2 Comportamiento de mezclas S.M.A. 
La fortaleza de las mezclas S.M.A. se basa en una estructura granular donde predomina el 
contacto piedra-piedra el mismo que le provee de alta resistencia cortante y baja deformación 
permanente La granulometría incompleta (“gap-graded aggregate”) del SMA es rellenada con 
un mastic de finos, filler, asfalto y fibra. Por su constitución granulométrica se considera un 
mayor porcentaje de ligante asfáltico en la mezcla, entre 6 a 7%, esto resulta en una mezcla con 
mayor durabilidad. La figura muestra la diferencia entre las mezclas Superpave y SMA. 
 
             
36 
  
 
 
Figura 10: Comparación entre una mezcla SMA y un Superpave (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
SMA contiene vacíos entre 2 a 4% por volumen, este bajo porcentaje de vacíos proporciona 
una excelente macro textura y baja permeabilidad. El aditivo estabilizador de la mezcla puede 
ser fibra de origen orgánico o mineral o polímero. Ellos recubren el agregado y evitan que el 
ligante se escurra, asegurando una mezcla homogénea.  
Según (Minaya Gonzáles & Ordóñez Huaman, 2003), las mezclas SMA tiene un alto costo 
inicial debido al mayor porcentaje de asfalto y el uso de agregados más resistente. Sin embargo, 
este mayor costo inicial puede ser más que compensado con el incremento de la resistencia a 
las deformaciones permanentes bajo cargas de tráfico medio a alto. Además, se incrementa la 
durabilidad y se evita el agrietamiento por fatiga. Algunos reportes incluyen disminución del 
ruido al paso de las llantas y mejor resistencia friccionante por su textura superficial gruesa. El 
agrietamiento reflejado en las mezclas SMA con frecuencia no es severo como en las mezclas 
densas porque el agrietamiento tiene menor tendencia a esparcirse. 
 
2.2.4.3 Componentes 
SMA es una mezcla de alta calidad de sus materiales. Agregados cúbicos, baja abrasión, piedra 
chancada y arena preparada porque la mezcla se beneficia más del desarrollo de la resistencia 
del esqueleto de agregado piedra-piedra. El 100% de los agregados deben tener una o más caras 
fracturadas. No se permite el uso de arenas naturales.  
La matriz de arena, asfalto, filler mineral, y aditivos también es importante en su 
comportamiento. Las arenas chancadas, filler mineral, y aditivos (fibras y/o polímeros) 
rigidizan la matriz que es una importante propiedad en este tipo de mezclas. El filler mineral y 
aditivos también reducen la cantidad de asfalto que drena hacia abajo en la mezcla durante la 
construcción, incrementando la cantidad de asfalto usado en la mezcla, mejorando así su 
durabilidad. 
             
37 
  
 
 
Tabla 03: Materiales para mezclas SMA  
 
(superpave y el diseño de mezclas, minaya gonzáles & ordóñehuaman, 2003) 
 
 
2.2.4.3.1 Agregado grueso 
Para la elaboración de pavimentos asfálticos SMA, los agregados gruesos deben cumplir con 
las siguientes especificaciones: 
 
Tabla 04: Requisitos de calidad para Agregado Grueso SMA 
 
 (Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
2.2.4.3.2 Agregado fino 
En cuanto a los agregados finos, en la siguiente tabla se presentan los principales requisitos que 
deben cumplir:  
 
 
             
38 
  
 
 
Tabla 05: Requisitos de calidad para Agregado Fino SMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.2.4.3.3 Filler 
Filler se define como el material en el que por lo menos el 65% de material pasa la malla No. 
200. El filler cumple la función de relleno de los vacíos entre los agregados gruesos, 
contribuyendo a la consistencia de la mezcla, modificando la trabajabilidad, resistencia al agua 
y envejecimiento. Su incorporación incrementa la viscosidad del medio cohesivo (resistencia a 
la deformación). La mayor parte de los materiales de relleno que pasan la malla No. 200 (75 
μm) son relativamente gruesos (mayor que 40 μm), la mayor parte de este material cumple la 
función de rellenar los vacíos del esqueleto mineral, disminuyendo el índice de vacíos y 
modificando el óptimo contenido de asfalto. El filler actuará con el ligante asfáltico formando 
una película que recubrirá las partículas de agregados.  
Cuando el porcentaje de material que pasa la malla Nº 200 aumenta, se reducen los vacíos del 
esqueleto mineral, mejora la gradación y la trabajabilidad de las mezclas bituminosas aumenta 
hasta cierto punto. Por encima de este nivel, cuanto mayor sea el porcentaje que pasa la malla 
Nº 200, los finos comenzarán a perjudicar la estabilidad del esqueleto mineral, disminuyendo 
los contactos entre las partículas gruesas, alterando la capacidad de compactación (Minaya 
Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, 
2006) 
 
2.2.4.3.4 Asfalto 
ASTM lo define como un material cementante, de color oscuro y de consistencia variable, cuya 
rigidez depende de la temperatura en que se encuentre. A temperatura ambiente el asfalto es 
sólido a semisólido, y cuando su temperatura se eleva se vuelve líquido, esta condición permite 
que los agregados sean cubiertos completamente, durante la mezcla. 
El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfáltico, a altas 
temperaturas (135 ºC) es poco rígido, condición que permite que se adhiere fácilmente a las 
             
39 
  
 
partículas del agregado y, por lo tanto, es un excelente cemento que une los agregados en 
mezclas en caliente. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos 
Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
 
2.2.4.3.5 Agente estabilizante 
Uno de los principales problemas observados en las mezclas SMA es el escurrimiento del 
cemento asfáltico de la piedra, ocasionando los fat spot o manchas en la superficie del 
pavimento. 
S.M.A. se caracteriza por su alto contenido de piedra que forma un esqueleto de granulometría 
incompleta. Los vacíos de la matriz estructural se llenan con un mastic bituminoso altamente 
viscoso. La rigidez requerida del mastic se consigue incorporando aditivo estabilizante. 
Los aditivos estabilizantes como fibras, caucho, polímero, carbón negro o combinación de estos 
materiales son incorporados para rigidizar el mastic a altas temperaturas. (Minaya Gonzales & 
Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
Para (Sanchez Sabogal, 2009): 
• Se incluye para minimizar el escurrimiento del asfalto en la mezcla y contribuir en la 
adecuada consistencia del mortero. 
• Está constituido por fibras de celulosa o de tipo mineral. 
• La cantidad en la cual se debe incorporar es, como mínimo, 0.3% respecto del peso de la 
mezcla. 
Tabla 6: Requisitos de calidad de las Fibras de Celulosa 
 
(Curso Basico de Diseño de Pavimentos. Modulo 9 Revestimientos Bituminosos. Mezclas S.M.A., Sanchez 
Sabogal, 2009) 
 
             
40 
  
 
Tabla 7: Requisitos de calidad de las Fibras Minerales 
 
 (Curso Basico de Diseño de Pavimentos. Modulo 9 Revestimientos Bituminosos. Mezclas S.M.A., Sanchez 
Sabogal, 2009) 
 
2.2.4.4 Agente estabilizante de fibra de celulosa 
Las fibras de celulosa son un producto de origen vegetal y renovable. La principal fuente de 
celulosa es la madera, aunque también se obtiene de otras especies vegetales (paja, cereales, 
restos de podas, plantas herbáceas). Se trata de una sustancia con una superficie específica 
elevadísima y una densidad aparente muy pequeña (entre 30 y 300 gr/l, según su 
procesamiento). La molécula de celulosa presenta una inercia química muy alta, o sea, es poco 
propensa a reaccionar con otras sustancias, por lo que no altera las propiedades del betún. La 
compatibilidad con el betún es muy buena, por lo que en condiciones adecuadas la envuelta de 
las fibras por éste es fácil y completa. Por su estructura filamentosa ofrece una elevada 
flexibilidad y como tiene cierta elasticidad según el eje de la fibra, es un producto que resiste 
bien los enormes esfuerzos que se producen durante el amasado, lo que contribuye a que no se 
rompa excesivamente. Finalmente, hay que señalar que en el proceso productivo de las fibras 
de celulosa puede conseguirse una superficie irregular que aumenta la superficie específica y 
facilita el entrelazado de las hebras para la formación de una malla tridimensional. (ASEFMA, 
2013). 
 
 
Figura 11: Fibra de celulosa recubierta con betún (Izq.) y simple (Der.)(Diseño de mezclas SMA como capa de 
rodadura e intermedia, para su empleo en España, ASEFMA, 2012) 
 
             
41 
  
 
Las fibras de celulosa vienen utilizándose desde hace décadas como estabilizante para prevenir 
el escurrimiento del betún y su reparto uniforme con el fin de conseguir la formación de una 
película gruesa y homogénea alrededor de los áridos en mezclas con dotaciones de ligante 
superiores a lo que la superficie específica de los mismos puede admitir. (ASEFMA, 2013). 
 
Tabla 8: Propiedades físicas de la Fibra de Celulosa 
Propiedades Especificación
Análisis por tamizado
Método A: Análisis por tamiz Alpina
Longitud de fibra (máx) 6 mm
Pasa Tamiz n°100 70 ±10%
Método B: Analisis por tamiz cuadrado
Longitud de fibra (máx) 6 mm
Pasa Tamiz n°20 80 ±10%
Pasa Tamiz n°40 65 ±10%
Pasa tamiz n°140 30 ±10%
Contenido de Cenizas 18% (±5%) no volátiles
Ph 7.5% (±1)
Absorción de petróleo 5% (±10)(vez por peso de fibra)
Contenido de Humedad <5% (por peso)
 
  (Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. Segunda Edición, Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
2.2.5. Agente estabilizante de celulosa a partir de bagazo de caña de azúcar 
2.2.5.1. Caña de azúcar 
Según (Subirós Ruiz, 2000), Es el nombre común de esta especie de herbáceas, vivaces, de tallo 
leñoso de un género (Saccharum) de la familia de las gramíneas (Gramineae), originaria de la 
Melanesia y cuya especie fundamental es Saccharum officinarum. Fue introducida en Cuba por 
el año 1535 desde Santo Domingo. La caña de azúcar se cultiva mucho en países tropicales y 
subtropicales de todo el mundo por el azúcar que contiene en los tallos, formados por numerosos 
nudos. Es un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz. La caña alcanza entre 3 y 6 m 
de altura y entre 2 y 5 cm de diámetro. El sistema radicular lo compone un robusto rizoma 
subterráneo; El tallo acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y 
cristalizado en el ingenio forma el azúcar. La sacarosa es sintetizada por la caña gracias a la 
energía tomada del sol durante la fotosíntesis con hojas que llegan a alcanzar de dos a cuatro 
metros de longitud. En su parte superior encontramos la panocha, que mide unos 30 cm. de 
largo. 
 
             
42 
  
 
 
Figura 12: Planta de Caña de Azúcar (Agrotiempo, 2018) 
 
2.2.5.2.Taxonomía. 
Según (Subirós Ruiz, 2000), En la actualidad se acepta como clasificación taxonómica de la 
caña de azúcar el siguiente esquema: 
Reino: Plantae 
Subreino: Cormobionta 
División: Magnoliophytina 
Clase: Liliatae 
Orden: Poale 
Familia: Poaceae (Gramineae) 
Tribu: Andropogonoidea 
Género: Saccharum 
Especie: 
• Saccharum officinarum L. 
• Saccharum robustum Jesw. 
• Saccharum spontaneum L. 
• Saccharum barberi Jesw. 
• Saccharum sinense Jesw. 
 
2.2.5.3.Constituyentes de la caña de azúcar. 
Según (Subirós Ruiz, 2000), El tronco de la caña de azúcar está compuesto por una parte sólida 
llamada fibra y una parte líquida, el jugo, que contiene agua y sacarosa. En ambas partes 
también se encuentran otras sustancias en cantidades muy pequeñas. Las proporciones de los 
componentes varían de acuerdo con la variedad (familia) de la caña, edad, madurez, clima, 
             
43 
  
 
suelo, método de cultivo, abonos, lluvias, riegos, etc. Sin embargo, unos valores de referencia 
general pueden ser: 
✓ Agua   73 - 76 % 
✓ sacarosa             08 - 15 % 
✓ fibra  11 - 16 % 
La sacarosa del jugo es cristalizada en el proceso como azúcar y la fibra constituye el bagazo 
una vez molida la caña. 
 
2.2.5.3.1. Bagazo de caña de azúcar. 
Según (Subirós Ruiz, 2000), se produce como consecuencia de la fabricación de azúcar y 
constituye un subproducto de esta producción. Es un combustible natural para producir vapor 
en las fábricas azucareras 
Es un material fibroso, heterogéneo en cuanto a su composición granulométrica y estructural, 
que presenta relativamente baja densidad y un alto contenido de humedad, en las condiciones 
en que se obtiene del proceso de molienda de la caña. 
 
2.2.5.3.2. Composición del bagazo de caña de azúcar. 
Según (Subirós Ruiz, 2000), Cuando el bagazo sale del molino posee aproximadamente la 
siguiente composición: 
• Humedad (50%). 
• Sólidos solubles (5%) 
• Sólidos insolubles o fibra cruda (45%) 
Además, su composición química es la siguiente: 
• Carbono: 47 % 
• Hidrógeno: 6,5 % 
• Oxígeno: 44 % 
• Cenizas: 2,5 % 
 
2.2.5.3.3. Composición de la fibra de caña de azúcar 
Según (Subirós Ruiz, 2000), De forma general, el bagazo está constituido por: 
• Holocelulosa (75%) 
• Celulosa (50%) 
o Celulosa Alfa (37%) 
             
44 
  
 
o Celulosas Beta y Ganma (13%) 
• Hemicelulosa (25%) 
• Lignina (20%) 
• Otros componentes (5%). 
 
2.2.6. Diseño de mezclas asfálticas S.M.A. 
Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013); La confección de las probetas para 
mezclas Stone Mastic Asphalt (S.M.A.), se regirán por lo indicado en el método Marshall 
descrito en la norma de Ensayo MTC E504. 
Los especímenes de mezclas bituminosas compactadas, moldeadas por este procedimiento son 
empleados para varios ensayos físicos tales como estabilidad, flujo, resistencia a tracción 
indirecta y módulos. El análisis de densidad y vacíos también es conducido sobre especímenes 
para diseño de mezcla y evaluación de la compactación en campo. (Ministerio de Transportes 
y Comunicaciones, 2016). 
 
2.2.6.1 Método Marshall para el diseño de mezclas asfálticas 
2.2.6.1.2 Objetivo del método Marshall 
Determinar a partir de la preparación y compactación de especímenes de mezcla bituminosa 
para pavimentación, de altura nominal de 64 mm y 102 mm de diámetro, el diseño de una 
mezcla asfáltica y calcular sus diferentes parámetros de comportamiento, por medio del método 
manual Marshall. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016). 
 
El método consiste en ensayar una serie de probetas, cada una preparada con la misma 
granulometría y con diferentes contenidos de asfalto. El tamaño de las probetas es de 2.5 
pulgadas de espesor y 4 pulgadas de diámetro. Dichas probetas se preparan siguiendo un 
procedimiento específico para calentar el asfalto y los agregados, mezclar y compactar. (Minaya 
Gonzáles & Ordoñez Huaman, 2001) 
 
2.2.6.1.3 Procedimiento de fabricación de probetas del método Marshall 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) El procedimiento consiste en la 
fabricación de probetas cilíndricas de 101.6 mm (4") de diámetro y 63.5 mm (2 1/2") de altura. 
1. Numero de probetas. Se preparará una serie de probetas con diferentes contenidos de asfalto 
(Con incrementos de 0.5% en peso, entre ellos), de tal manera que los resultados se puedan 
             
45 
  
 
graficar en curvas que indiquen un valor "Optimo" definido, con puntos de cada lado de este 
valor. 
2. Cantidad de materiales. Para cada probeta se necesitan aproximadamente 1.2 kg de 
agregados. Se requiere, además, una cantidad extra de material para análisis granulométricos y 
determinación de pesos específicos. 
3. Preparación de los agregados. Los agregados se secarán hasta peso constante entre 105 °C 
y 110 °C (221 °F y 230 °F) y se separarán por tamizado en los tamaños deseados.  
4. Determinación de las temperaturas de mezcla y compactación. La temperatura a la cual 
se calentará el cemento asfáltico para las mezclas, será la requerida para producir una viscosidad 
de 170 – 20 centistokes (1 centistok = 1 mm/S) La temperatura a la cual deberá calentarse el 
cemento asfáltico para que tenga una viscosidad de 280 – 30 centistokes, será la temperatura de 
compactación. 
5. Preparación de las mezclas. En bandejas taradas separadas para cada muestra, se pesarán 
sucesivamente las cantidades de cada porción de agregados, previamente calculadas de acuerdo 
con la gradación necesaria para la fabricación de cada probeta, de tal forma que esta resulte con 
una altura de 63.5 – 1.3 mm. 
Se calentarán los agregados en una plancha de calentamiento o en el horno a una temperatura 
de 28 ºC (50 ºF) por encima de la temperatura de compactación, cuando son mezclas con 
cemento asfáltico o alquitranes, a 14 ºC (25 ºF) (por encima) para mezclas con asfalto líquido. 
Se mezclan en seco los agregados y se forma a continuación un cráter en su centro, se añade la 
cantidad requerida de asfalto, debiendo estar ambos materiales en ese instante a temperaturas 
comprendidas dentro de los límites establecidos para el proceso de mezcla. A continuación, se 
mezclan los materiales preferiblemente con mezcladora mecánica, o en su defecto, a mano con 
espátula. De todas formas, este proceso de mezclado deberá realizarse lo más rápidamente 
posible hasta obtener una mezcla completa y homogénea. El asfalto no deberá permanecer a la 
temperatura de mezcla por más de una hora. 
El curado se controla verificando el peso cada 10 o 15 minutos, haciendo comparación entre el 
peso de la mezcla y la perdida de solvente. La mezcla se puede revolver con la espátula durante 
el curado para acelerar la perdida de solvente. Todos los pesos deben hacerse con aproximación 
a – 0.2 g. 
6. Compactación de las probetas. Simultáneamente con la preparación de la mezcla, el 
conjunto de collar, placa de base y la cara del martillo de compactación, se limpian y calientan 
en un baño de agua o en el horno a una temperatura comprendida entre 93 ºC y 149 ºC (200 ºF 
             
46 
  
 
y 300 ºF). Se monta el conjunto de compactación en la base y se sujeta rígidamente mediante 
el soporte de fijación. Se coloca un papel de filtro en el fondo del molde antes de colocar la 
mezcla. 
7. Colóquese toda la mezcla recién fabricada en el molde, golpéese vigorosamente con una 
espátula o palustre caliente, 15 veces alrededor del perímetro y 10 Sobre el interior. Quítese el 
collar y alísese la superficie hasta obtener una forma ligeramente redondeada.  
8. Vuélvase a poner el collar y colóquese el conjunto en el soporte y sobre el pedestal de 
compactación. Aplíquense 35, 50 ó 75 golpes según se especifique (si no se indica, úsense 50 
golpes; para asfalto liquido aplíquense 75 golpes), de acuerdo con el tránsito de diseño, 
empleando para el martillo de compactación una caída libre de 457 mm (18"). Manténgase el 
eje del martillo perpendicular a la base del molde durante la compactación. Retírense la placa 
de base y el collar e inviértase; vuélvase a montar el molde, y aplíquese el mismo número de 
golpes a la cara invertida de la muestra. 
9. Después de la compactación, retírese la base y déjese enfriar la muestra al aire hasta que no 
se produzca ninguna deformación cuando se saque del molde. Pueden utilizarse ventiladores de 
mesa cuando se desee un enfriamiento más rápido, pero en ningún caso agua, a menos que se 
coloque la muestra en una bolsa plástica. Sáquese la muestra del molde por medio de un gato u 
otro dispositivo apropiado, luego colóquese en una superficie plana, lisa. Generalmente se dejan 
enfriar las muestras durante la noche. 
 
 
2.2.6.2 Criterios de diseño 
2.2.6.2.1 Requerimientos para diseño de mezcla SMA  
Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) el diseño de S.M.A. considera 05etapas: 
1. Selección de materiales de agregados. 
2. Determinación de la gradación del agregado. 
3. Asegurar que la gradación elegida consiga o exceda los requerimientos mínimos de VMA 
o permita el contenido mínimo de ligante a ser usado. 
4. Elección del contenido del ligante que provea el nivel deseado de vacío de aire. 
5. Evaluar la susceptibilidad al humedecimiento y la sensibilidad al escurrimiento. 
 
 
             
47 
  
 
Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) existen requerimientos para el diseño de mezclas 
asfálticas S.M.A., los cuales se detallan en la siguiente tabla: 
 
Tabla 9: Requerimientos para el diseño de las Mezclas S.M.A 
 
. ("Manual de Carreteras EG-2013" Especificaciones Técnicas Generales para Construccion, Ministerio de 
Transportes y Comunicaciones, 2013) 
 
 
Se describen los siguientes criterios según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) sobre 
especificaciones para S.M.A. por medio del diseño Marshall o Superpave: 
 
Tabla 10: Especificaciones de Mezclas SMA para Diseño Marshall NAPA 2002 
Propiedades Especificación
Cemento Asfaltico, % 6 min*
Vacíos de aire, % 4
VMA, % 17 min**
VCA, % Menor que VCAdcr
Estabilidad, kg 632 min***
TSR, % 70 min
Escurrimiento a T° producción, % 0.30 max
* El mínimo porcentaje de cemento asfáltico puede reducirse ligeramente 
si la gravedad especifica bulk del agregado excede 2.75
** VMA mínimo durante la producción
*** Valor de estabilidad sugerido, basado en la experiencia  
 
 
             
48 
  
 
 
Tabla 11: Especificaciones De Mezclas SMA para diseño con compactador giratorio Superpave AASHTO MP8 
Y NAPA 2002 
Propiedades Especificación
Cemento Asfaltico, % 6 min*
Vacios de aire, % 4
VMA, % 17 min**
VCA, % Menor que VCAdcr
TSR, % 70 min
Escurrimiento a T° producción, % 0.30 max
* El minimo porcentaje de cemento asfáltico puede reducirse ligeramente 
si la gravedad especifica bulk del agregado excede 2.75
** VMA mínimo durante la producción  
 
Se Utilizara el método Marshall para fabricación de probetas de mezcla asfáltica S.M.A., ya 
que se cuentan con los equipos y herramientas necesarias para su elaboración, a comparación 
de la fabricación por medio del compactador giratorio Superpave, por lo cual se tendrán en 
cuenta los requerimientos de la Tabla 10. 
 
2.2.6.2.2 Requerimientos para materiales 
a) Agregado Grueso 
Para la elaboración de pavimentos asfálticos SMA, los agregados gruesos deben cumplir con 
las siguientes especificaciones: 
 
Tabla 12: Requisitos de calidad para Agregado Grueso SMA 
 
(Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
             
49 
  
 
b) Agregado Fino 
En cuanto a los agregados finos, en la siguiente tabla se presentan los principales requisitos que 
deben cumplir:  
 
Tabla 13: Requisitos de calidad para Agregado Fino SMA 
 
 (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
 
c) Filler 
Filler se define como el material en el que por lo menos el 65% de material pasa la malla nº 
200. (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
Según (NAPA - National Asphalt Pavement Association, 2002) El filler (típicamente esta 
porción del agregado pasa la malla de 0.075 mm (No. 200), para obtener las propiedades 
deseadas del mastic se usan fillers de alta calidad mineral. El filler mineral debe consistir de 
material finamente dividido tal como polvo de roca o piedra de cal, u otro material adecuado. 
Este material deberá estar lo suficientemente seco para fluir libremente y estar libre de 
aglomeraciones, a la vez este debe estar libre de impurezas orgánicas. 
 
d) Asfalto 
Como material bituminoso se usará cemento asfáltico, cuyo grado deberá definirse en función 
de las condiciones de clima, tránsito y estructura del Proyecto. Deberá cumplir con las 
especificaciones de las mezclas asfálticas en caliente y además se deberá proporcionar la 
siguiente información:  
• Punto de Ablandamiento.  
• Perfil de viscosidades rotacional a temperaturas de 100º, 135º y 150 ºC.  
• Viscosidad a 60 ºC después del ensayo de película delgada rotatoria.  
             
50 
  
 
• Rango de temperaturas de mezclado y compactación.  
• Temperatura máxima de calentamiento.  
• La viscosidad rotacional a 60ºC del asfalto envejecido en el ensayo de película delgada 
rotatoria dividido por la viscosidad rotacional a 60ºC del asfalto original, debe ser menor o 
igual a 3. 
 
e) Agente estabilizante 
El agente estabilizante que se usara es la fibra de celulosa el cual cumple con las siguientes propiedades: 
 
Tabla 14: Propiedades de fibra celulosa 
 
 (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, 2006) 
 
f) Gradación S.M.A. 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt son el resultado de la combinación de una estructura granular 
gruesa y un mastic de asfalto, filler y fibra. La mezcla es de textura abierta y estructura interna 
densa con un volumen de vacíos de aire entre 2 y 4% 
En el Stone Mastic Asphalt prevalece el contacto piedra-piedra debido a su estructura granular 
lo que no ocurre con las mezclas asfálticas densas que están formadas por agregados dentro de 
una matriz arenosa. Las cargas de tráfico en SMA son soportadas por las partículas de agregado 
grueso (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006) 
Las distintas fracciones de agregados, incluyendo el relleno mineral (filler), deberán 
combinarse en proporciones tales que la mezcla resultante cumpla con alguna de las bandas 
granulométricas especificadas en la Tabla 15.   
             
51 
  
 
Las determinaciones se efectuarán de acuerdo con la norma de ensayo MTC E 204 que la 
principal fuente es de (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos 
Asfálticos. Segunda Edición, 2006) . 
 
Tabla 15: Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) 
TAMIZ, TMN 19 mm TMN 12.5 TMN 9.5
mm Inferior Superior Inferior Superior Inferior Superior
25.0 100 100
19.0 90 100 100 100
12.5 50 74 90 100 100 100
9.5 25 60 26 78 90 100
4.75 20 28 20 28 26 60
2.36 16 24 16 24 20 28
1.18 13 21 13 21 13 21
0.6 12 18 12 18 12 18
0.3 12 15 12 15 12 15
0.075 8 10 8 10 8 10  
 
 
 
Figura 13: Gradación representativa SMA en comparación con una HMA normal 
 
f.1) Selección de gradación según espesores mínimos para una mezcla S.M.A 
Según (Minaya Gonzáles & Ordóñez Huaman, Superpave y el Diseño de Mezclas Asfálticas, 
2003) el principal propósito de las mezclas SMA es mejorar su comportamiento ante las 
deformaciones permanentes e incrementar su durabilidad. Además, estas mezclas son 
exclusivamente usadas por su superficie gruesa bajo tráfico alto. En casos especiales como 
             
52 
  
 
tráfico lento de vehículos y carga pesada, las mezclas SMA pueden emplearse en las capas 
intermedias Fuente: (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos 
Asfálticos. Segunda Edición, 2006) 
 .   
 
 
 
Figura 14: Espesores mínimos recomendados para mezclas SMA 
 
             
53 
  
 
El espesor dependerá también del propósito para el cual se usa la vía. 
 
Tabla 16: Aplicaciones de mezclas tipo SMA 
Mezcla propuesta
Tamaño máximo nominal del 
9.5 mm 12.5 mm 19 mm
agregado
Desgaste superficial
Fricción
Capa superficial
Estructura
Lisura
Capa Intermedia No No Estructura  
 
Por lo anterior se ve por conveniente realizar un diseño de mezclas asfálticas S.M.A. con un 
diseño de tamaño máximo nominal de 19mm (3/4”), debido a que con este TMN se podrá 
realizar una carpeta asfáltica tanto para tráfico medio, utilizando solo una capa superior, como 
para tráfico alto utilizando una capa superior y una capa intermedia. 
 
Tabla 17: Especificaciones de gradación de agregados S.M.A. para TMN de 19mm 
 
 
Por lo cual las distintas fracciones de agregados, como el agregado grueso y el agregado fino, 
además de incluir al relleno minera (filler) deberán combinarse en proporciones con el fin de 
que la mezcla resultante cumpla con la banda granulométrica de TMN 19 mm (3/4”) que se 
indica en la Tabla 17.  
Para la elección de la proporción adecuada de agregados que cumplan las especificaciones de 
gradación se tomara en cuenta lo recomendado en distintas referencias, siendo estas: 
• Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006): Por parte del Ministerio de Transporte de Alemania, se 
             
54 
  
 
implementó la utilización de una mezcla con 75% de piedra, 15% de arena, 10% de filler y 
7% de ligante bituminoso. 
• Según (Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. 
Segunda Edición, 2006): En el VIII CONGRESO NACIONAL DEL ASFALTO se 
menciona que las mezclas S.M.A. contienen un gran porcentaje de grava (70-80%) alto 
porcentaje de finos (10%) y menor porcentaje de arenas. 
• Según (Blazejowski, 2011) La composición aproximada de la primera gran escala de 
producción de mezclas que se hizo JRS fue: Agregado Grueso ~ 70%, Arena chancada 
~12%, Filler ~10.5%. 
• Según (Blazejowski, 2011) El contenido de agregado grueso especificado en ZTV Asphalt-
StB 07 va de 70-80%  
• Según (Marçal Martins de Reis, Bariani Bernucci, del Águila Rodriguez, Shiroma, & 
Lamaro Zanon, S.F.) Las mezclas S.M.A. 75% de agregados gruesos, 15% de agregados 
finos y 10% de filler mineral. 
• Según (Colares do Vale, Dal Toé Casagrande, & Barbosa Soares, 2007) Stone Matrix 
Alphalt, fue concebida en Alemania en 1968, fue compuesta por 75% de agregados gruesos, 
15% de agregado fino y 10% de filler mineral. 
 
2.2.6.3 Procedimiento para diseño de S.M.A. 
Según (ONTARIO PROVINCIAL STANDARD SPECIFICATION, 2006) El diseño de 
Mezclas SMA se especifica en las normas: 
AASHTO MP 8-05 “Specification for Designing Stone Matrix Asphalt” 
AASHTO PP 41-02(2004) “Practice for Designing Stone Matrix Asphalt (SMA)” 
 
a. Selección de la Gradación 
En mezclas asfálticas S.M.A. según (Sanchez Sabogal, 2009) para el TMN elegido se evalúan 
3 posibles gradaciones dentro de la franja maestra de la especificación. 
El tamiz que separa el agregado grueso del fino se denomina tamiz del punto de corte. 
 
             
55 
  
 
Tabla 18: Tamiz de punto de corte según sma para diferentes tmn (Curso Basico de Diseño de Pavimentos. 
Modulo 9 Revestimientos Bituminosos. Mezclas S.M.A., 2009) 
Gradación Tamiz del "punto de 
TMN corte"
25.0 mm 4.75 mm
19.0 mm 4.75 mm
12.5 mm 4.75 mm
9.5 mm 2.36 mm  
 
b. Determinación de los Vacíos en el Agregado Grueso 
Esta prueba se realiza para evaluar la existencia de contacto entre partícula y partícula del 
agregado grueso. 
Los VAG se determinan a partir del peso unitario apisonado del agregado grueso -(γ)- (norma 
de ensayo AASHTO T 19) y de la gravedad específica bulk del agregado grueso (Gag) 
 
𝐺𝑐𝑎γ𝑤 − γ𝑠
𝑉𝐶𝐴𝑑𝑟𝑐 = ∗ 100 𝐺𝑐𝑎γ𝑤
Donde:  
VCAdrc : Vacíos en el agregado grueso en la condición seco-rodillado. 
Gca :  Gravedad Especifica Bulk del Agregado Grueso. 
γ w :  Peso Unitario del Agua (998 Kg/m
3) 
γ s : Peso Unitario de la fracción del Agregado Grueso en condición seco-rodillado 
(Kg/m3) 
 
c. Selección del Contenido de Asfalto de Prueba 
Para la selección de contenido de asfalto de prueba se realizarán diferentes pruebas para llegar 
al contenido óptimo. 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) El mínimo contenido de ligante efectivo de la SMA es 6%  
Se recomienda que el contenido de asfalto de la mezcla en la fase de selección de gradación 
sea: 
Tabla 19: Contenido de asfalto en porcentaje en peso para diferentes TMN 
Gradación Contenido de 
TMN Asfalto
25.0 mm 6%
19.0 mm 6%
12.5 mm 6.7%
9.5 mm 7%  
             
56 
  
 
d. Preparación de las mezclas en la fase de selección 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) se requiere un total de 12 muestras:  
• 4 para cada una de las 3 gradaciones de prueba.  
• Cada muestra es mezclada con el contenido de asfalto de prueba. 
• Tres de las cuatro muestras para cada gradación se compactan con 100 giros del 
Compactador Giratorio Superpave o con 50 golpes por cara, según la técnica Marshall. 
• Con la cuarta mezcla de cada grupo se determina la gravedad específica máxima medida 
(Gmm) (AASHTO T 209). 
 
e. Selección de la gradación deseada u óptima 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) se determina la gravedad específica bulk de las probetas 
compactadas (Gmb) 
Para cada grupo de probetas se calculan los promedios de vacíos con aire (Va), vacíos en el 
agregado grueso (VAGmix) y vacíos en los agregados minerales (VAM). 
De todas las mezclas de prueba ensayadas, aquella con el más alto porcentaje que pase el tamiz 
del “punto de quiebre”, que simultáneamente cumpla el requerimiento los de VAM mínimos y 
presente un valor VAGmix< VAGdrc, se elige como gradación deseada. 
 
𝐺𝑚𝑏
𝑉𝑎 = (1 − ) ∗ 100 𝐺𝑚𝑚
 
𝐺𝑚𝑏
𝑉𝐶𝐴𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 100 − ( ) ∗ 𝑃𝐺 𝐶𝐴
 
𝑐𝑎
 
𝐺𝑚𝑏
𝑉𝑀𝐴 = 100 − ( ) ∗ 𝑃  
𝐺 𝑠𝑠𝑏
Donde:  
Gca :  Gravedad Especifica Bulk del Agregado Grueso. 
Gmm :  Gravedad Especifica Teórica Máxima de la mezcla. 
Gmb :  Gravedad Especifica Bulk de la mezcla. 
Gsb :  Gravedad Especifica Bulk de la combinación de Agregados. 
PCA :  Porcentaje en peso de agregado grueso en mezcla. 
Ps :  Porcentaje de Agregado en la mezcla. 
 
 
             
57 
  
 
f. Selección del contenido optimo del ligante 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) Elegida la gradación deseada, se elaboran nuevas mezclas con 
un total de tres contenidos de asfalto (incluyendo valores por encima y debajo del contenido de 
prueba). 
(NAPA - National Asphalt Pavement Association, 2002) Indica que el contenido mínimo de 
asfalto deseado para mezclas S.M.A. es 6% del total del peso de la mezcla. Es recomendable 
que las mezclas inicialmente sean diseñadas con un contenido de asfalto que exceda el 6% con 
el fin de permitir ajustes durante la producción en planta sin caer por debajo del mínimo. 
(NAPA - National Asphalt Pavement Association, 2002) 
(Sanchez Sabogal, 2009) Para cada contenido de asfalto se preparan 4 muestras, 3 de las cuales 
se compactan como las de la fase de selección y la cuarta se usa para la determinación de la 
gravedad específica máxima medida (Gmm). 
El contenido óptimo de ligante es aquél con el cual se obtiene 4.0 % de vacíos con aire, siempre 
y cuando se satisfagan los VAM mínimos y VAGmix < VAGdrc 
 
g. Ensayo de escurrimiento 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) el ensayo se realiza según la norma AASHTO T 305. 
El ensayo se realiza colocando una muestra de la mezcla suelta en un horno a la temperatura 
anticipada de producción en la planta, dentro de una canasta de malla de tamiz de ¼” durante 
1 hora y pesando el material que haya drenado a través de la malla durante dicho lapso. Si el 
resultado no satisface el máximo especificado de 0.30 %, se debe incrementar la proporción 
de fibras en la mezcla, hasta reducir el escurrimiento a un límite aceptable como principal 
fuente del panel fotográfico será . (Sanchez Sabogal, 2009) 
 
 
Figura 15: Canasta de malla de ¼ 
 
             
58 
  
 
 
Figura 16: Colocado en el horno 
 
 
Figura 17: Escurrimiento de asfalto sin fibra (izq) y con fibra (der) 
 
h. Evaluación de la sensibilidad a la humedad 
Según (Sanchez Sabogal, 2009) la evaluación se realiza mediante el ensayo de tensión indirecta, 
sometiendo las probetas cilíndricas a compresión hasta la falla a lo largo de dos generatrices 
opuestas, con una velocidad de deformación de 50 mm/minuto a 25° C. Este modo de carga 
produce un esfuerzo horizontal de tensión a lo largo del eje vertical y uno de compresión a lo 
largo del diámetro horizontal. La falla se produce por agrietamiento por tensión a lo largo del 
diámetro vertical. 
El ensayo a realizar es el de Ensayo a Tensión Indirecta: 
 
2000 ∗ P
𝑆𝑡 =  𝜋 ∗ 𝐷 ∗ 𝑡
 
St:  Resistencia a la Tensión Indirecta, kPa. 
P:  Carga Máxima, N. 
D:  Diámetro de la probeta, mm. 
             
59 
  
 
t:  Espesor de la probeta, mm. 
Con los datos de Tensión Indirecta en muestras sumergidas y en muestras secas se calcula la 
“Razón de Resistencias a la Tensión” (TSR), con la siguiente expresión: 
 
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚. 𝑀𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎
𝑇𝑆𝑅 =  
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚. 𝑆𝑒𝑐𝑎
 
Para que la mezcla se optima se requiere un TSR necesario de por lo menos el 70% 
 
2.2.7. Ensayos de materiales para el diseño de mezclas asfálticas S.M.A. 
2.2.7.1 Análisis granulométrico (MTC E204) 
a) Muestra 
Según (MTC E204 - Manual de Ensayo de Materiales, 2016) Las muestras para el ensayo se 
obtendrán por medio de cuarteo, manual o mecánico. El agregado debe estar completamente 
mezclado y tener la suficiente humedad para evitar la segregación y la pérdida de finos. La 
muestra para el ensayo debe tener la masa seca aproximada y consistir en una fracción completa 
de la operación de cuarteo. No está permitido seleccionar la muestra a un peso exacto 
determinado. 
• Las muestras de agregado fino para el análisis granulométrico, después de secadas, 
deberán tener aproximadamente los siguientes pesos: 
• Agregados en que por lo menos el 95% pasa el tamiz de 8.36mm (No.8).100 gr. 
• Agregados en que por lo menos el 85% pasa el tamiz de 4.75 mm (No. 4), y más del 
5% queda retenido en el tamiz de 2.36 mm (No. 8).500 gr. 
• Las muestras de agregado grueso para el análisis granulométrico, después de 
secadas, deberán tener aproximadamente los siguientes pesos: 
 
             
60 
  
 
Tabla 20: Cantidad mínima de muestra de agregado grueso (MTC E204 - Manual de Ensayo de Materiales, 
2016) 
 
 
Para mezclas de agregados gruesos y finos, la muestra será separada en dos tamaños, por el 
tamiz de 4.75 mm (No. 4) 
 
b) Procedimiento 
Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) Para la preparación: Séquese la 
muestra a una temperatura de 110° ± 5°C (230° ± 9 °F), hasta obtener peso constante. 
Cuando se deseen resultados rápidos, no es necesario secar el agregado grueso para este ensayo, 
debido a que el resultado se afecta poco por el contenido de humedad a menos que: 
a) El tamaño máximo nominal sea menor de 12.5 mm (½) 
b) El agregado grueso tenga una cantidad apreciable de finos menores de 4.75 mm (No. 4). 
c) El agregado grueso sea altamente absorbente (por ejemplo, un agregado ligero). 
También las muestras pueden secarse con las más altas temperaturas asociadas con el uso de 
planchas de calentamiento, sin que se afecten los resultados, pues se permiten escapes de 
vapores que no generan presiones suficientes para fracturar las partículas, ni temperaturas tan 
altas que causen rompimiento químico de los agregados. 
 
1. Selecciónese un grupo de tamices de tamaños adecuados para cumplir con las 
especificaciones del material que se va a ensayar. Colóquense los tamices en orden 
decreciente, por tamaño de abertura. Efectúese la operación de tamizado a mano o por 
medio de un tamizador mecánico, durante un período adecuado. 
 
             
61 
  
 
2. Limítese la cantidad de material en un tamiz dado, de tal forma que todas las partículas 
tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias veces durante la operación 
del tamizado. 
El peso retenido en tamices menores al de 4.75 mm (No. 4) cuando se complete la operación 
de tamizado, no debe ser mayor de 6 kg/m2 
Para tamices de 4.75 mm (No. 4) y mayores, el peso en kg/m2 de superficie tamizada por 
superficie de tamizado no excederá el producto de 2.5 x abertura del tamiz (mm). 
En ningún caso, el peso debe ser tan grande que cause deformación permanente en la malla 
del tamiz. 
 
3. Continúese el tamizado por un período suficiente, de tal forma que después de terminado, 
no pase más del 1% de la cantidad en peso retenida en cada tamiz, durante un (1) minuto de 
tamizado continuo a mano, realizado de la siguiente manera: tómese individualmente cada 
tamiz, con su tapa y un fondo que ajuste sin holgura, con la mano en una posición 
ligeramente inclinada. Se golpea secamente el lado del tamiz, con un movimiento hacia 
arriba contra la palma de la otra mano, a razón de 150 veces por minuto, girando el tamiz 
aproximadamente 1/6 de vuelta en cada intervalo de 25 golpes. Se considerará satisfactorio 
el tamizado para tamaños mayores al tamiz de 4.75 mm (No. 4), cuando el total de las 
partículas del material sobre la malla forme una sola capa. Si el tamaño de los tamices hace 
impracticable el movimiento de tamizado recomendado, utilícense tamices de 203 mm (8") 
de diámetro para comprobar la eficiencia del tamizado. 
 
4. En el caso de mezclas de agregados gruesos y finos, la porción de muestra más fina que el 
tamiz de 4.75 mm (No. 4) puede distribuirse entre dos o más grupos de tamices para prevenir 
sobrecarga de los tamices individuales. 
 
5. Para partículas mayores de 75 mm (3"), el tamizado debe realizarse a mano, determinando 
la abertura del tamiz más pequeño por el que pasa la partícula. 
Comiéncese el ensayo con el tamiz más pequeño que va a ser usado. Rótense las partículas 
si es necesario, con el fin de determinar si ellas pasarán a través de dicho tamiz; sin embargo, 
no deberán forzarse las partículas para que pasen a través de éste. Cuando sea necesario 
determinar la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 mm (No. 200), se ensayará 
primero la muestra de acuerdo con la norma citada. Se añade el porcentaje de material más 
             
62 
  
 
fino que el tamiz de 75 mm (No. 200) determinado por el mencionado método, al porcentaje 
tamizado sobre este mismo tamiz, determinado en el resto de la muestra, cuando se ensaye 
en seco mediante el presente método. 
 
6. Determínese el peso de la muestra retenido en cada tamiz, con una balanza con sensibilidad 
de por lo menos 0.1% del peso de la muestra que va a ser ensayada. 
El peso total del material después del tamizado, debe ser comparado con el peso original de 
la muestra que se ensayó. Si la cantidad difiere en más del 0.3%, basado en el peso de la 
muestra original seca, el resultado no debe ser aceptado. 
 
2.2.7.2 Peso Unitario (MTC E 203) 
a) Muestra 
Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) reducir muestra a tamaño de 
muestra de ensayo por cuarteo. 
La muestra de ensayo debe ser aproximadamente 125 a 200% de la cantidad requerida para 
llenar el recipiente de medida y ser manipulada evitando la segregación. Secar el agregado a 
peso constante, preferiblemente en un horno a 110 ± 5ºC. 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Llenar el recipiente de medida con agua a temperatura ambiente y cubrir con la placa de 
vidrio para eliminar burbujas y exceso de agua. 
2. Determinar el peso del agua en el recipiente de medida. 
3. Medir la temperatura del agua y determinar densidad, de la Tabla 3, interpolando si fuese 
el caso. 
4. Calcular el volumen (V) del recipiente de medida dividiendo el peso del agua requerida 
para llenarlo entre la densidad del agua. 
5. La calibración del recipiente de medida se realiza por lo menos una vez al año o cuando 
exista razón para dudar de la exactitud de la calibración. 
 
 
 
 
             
63 
  
 
6. Determinación del peso unitario suelto 
• Procedimiento con pala: el recipiente de medida se llena con una pala o cuchara, que 
descarga el agregado desde una altura no mayor de 50 mm (2”) hasta que rebose el 
recipiente. 
• Eliminar el agregado sobrante con una regla. 
• Determinar el peso del recipiente de medida más el contenido y el peso del 
recipiente, registrar los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1 lb). 
 
7. Determinación del peso unitario compactado 
• Procedimiento de apisonado: para agregados de tamaño máximo nominal de 37,5 mm 
(11/2") o menos. 
Llenar la tercera parte del recipiente con el agregado, y emparejar la superficie con los 
dedos.  
Apisonar la capa de agregado con 25 golpes de la varilla distribuidos uniformemente, 
utilizando el extremo semiesférico de la varilla. Llenar las 2/3 partes del recipiente, 
volviendo a emparejar la superficie y apisonar como anteriormente se describe. 
Finalmente llenar el recipiente hasta colmarlo y apisonar otra vez de la manera antes 
mencionada.  
Al apisonar la primera capa, evitar que la varilla golpee el fondo del recipiente. Al 
apisonar las capas superiores, aplicar la fuerza necesaria para que la varilla atraviese 
solamente la respectiva capa.  
Una vez colmado el recipiente, enrasar la superficie con la varilla, usándola como regla, 
determinar el peso del recipiente lleno y peso del recipiente solo, y registrar pesos con 
aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).  
• Procedimiento de percusión: para agregados de tamaño máximo nominal entre 37,5 mm 
(1 ½”) y 150 mm (6").  
Llenar el recipiente con el agregado en tres capas de igual volumen aproximadamente. 
Cada una de las capas se compacta colocando el recipiente con el agregado sobre una 
base firme y se inclina, hasta que el borde opuesto al punto de apoyo, diste unos 50 mm 
(2") de la base. Luego dejar caer, lo que produce un golpe seco y repetir la operación 
inclinando el recipiente por el borde opuesto. 
Cada capa se compacta dejando caer el recipiente 50 veces de la manera descrita, 25 
veces cada extremo. 
             
64 
  
 
Compactada la última capa, enrasar la superficie del agregado con una regla, de modo 
que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación con el plano de 
enrase. Determinar el peso del recipiente de medida lleno y peso del recipiente, registrar 
los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1lb). 
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) Calcular el peso unitario compactado o 
suelto, como sigue: 
 
(𝐺 − 𝑇)
𝑀 =  
𝑉
 
𝑀 = (G − T ) x F 
 
M = Peso unitario del agregado en Kg/m3 (lb/pie3) 
G = Peso del recipiente de medida más el agregado en Kg (lb) 
T = Peso del recipiente de medida en Kg (lb) 
V = Volumen del recipiente de medida en m3 (pie3), y 
F = Factor del recipiente de medida en m-3 (pie-3) 
 
2.2.7.3 Peso específico y absorción del agregado grueso (MTC E 206) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016)Descartar todo el material que pase el 
tamiz 4,75 mm (Nº 4) por tamizado seco y luego lavar el material para remover polvo u otras 
impurezas superficiales. Si el agregado grueso contiene cantidades importantes de material más 
fino que el tamiz 4,75 mm (Nº 4) (tales como tamaño Nº 8 y 9 considerados en la Clasificación 
de la ASTM D 448), usar el tamiz 2,36 mm (Nº8) en vez del tamiz 4,75 mm (Nº 4).  
 
 
             
65 
  
 
Tabla 21: Peso mínimo de la muestra de ensayo 
 
 (MTC E206 - Manual de Ensayos de Materiales, 2016) 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Secar la muestra a peso constante, a una temperatura de 110 ºC ± 5 ºC, ventilar en lugar 
fresco a temperatura ambiente de 1 a 3 horas para muestras de ensayo de tamaños máximos 
nominales de 37,5 mm (1 ½ pulg) o mayores para tamaños más grandes hasta que el 
agregado haya enfriado a una temperatura que sea cómoda al tacto (aproximadamente 
50ºC). Inmediatamente sumergir el agregado en agua a una temperatura ambiente por un 
período de 24 h ± 4 h.  
Cuando se ensaya agregado grueso de tamaños máximos nominales mayores, sería 
conveniente realizar el ensayo en dos o más submuestras, y los valores obtenidos 
combinarlos por cómputo. 
2. Cuando los valores de peso específico y la absorción van a ser usados en proporcionamiento 
de mezclas de hormigón (concreto) en los cuales los agregados van a ser usados en su 
condición natural de humedad, el requerimiento inicial de secado a peso constante puede 
ser eliminada y, si las superficies de las partículas de la muestra van a ser mantenidas 
continuamente húmedas antes de ensayo, el remojo de 24 h puede ser eliminado.  
3. Remover la muestra del agua y hacerla rodar sobre un paño grande y absorbente, hasta hacer 
desaparecer toda película de agua visible, aunque la superficie de las partículas aún parezca 
húmeda. Secar separadamente en fragmentos más grandes. Se debe tener cuidado en evitar 
la evaporación durante la operación del secado de la superficie. Se obtiene el peso de la 
muestra bajo la condición de saturación con superficie seca. Se determina éste y todos los 
demás pesos con aproximación de 0,5 g o al 0,05% del peso de la muestra, la que sea mayor.  
             
66 
  
 
4. Después de pesar, se coloca de inmediato la muestra saturada con superficie seca en la cesta 
de alambre y se determina su peso en agua a una temperatura entre 23 ºC ± 1,7 ºC, densidad 
997 ± 2 kg/m 
Tener cuidado de remover todo el aire atrapado antes del pesado sacudiendo el recipiente 
mientras se sumerge.  
5. Secar la muestra hasta peso constante, a una temperatura entre 100 ºC + 5ºC y se deja enfriar 
hasta la temperatura ambiente, durante 1 a 3 h o hasta que el agregado haya enfriado a una 
temperatura que sea cómoda al tacto (aproximadamente 50 ºC) y se pesa. 
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
Peso Específico de Masa o Gravedad Específica Seca Bulk (Pem) (Gsb) 
 
𝐴
𝐺𝑠𝑏 =  𝑃𝑒𝑚 =  (B − C)
 
Peso específico de masa saturado con superficie seca o Gravedad Específica Saturada 
Superficialmente Seca Bulk (Pesss) (Gsssb) 
 
𝐵
𝐺𝑠𝑠𝑠𝑏 =  𝑃𝑒𝑠𝑠𝑠 =  B − C
 
Peso específico aparente o Gravedad Especifica Seca Aparente (Pea) (Gsa)  
𝐴
𝐺𝑠𝑎 = 𝑃𝑒𝑎 =  A − C
Absorción (Ab) 
B − A
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (%) = 𝑥100 
𝐴
A = Peso de la Muestra Seca en el Aire, gramos 
B = Peso de la Muestra Superficialmente Seca en el aire, en gramos 
C = Peso en el Agua de la Muestra Saturada 
 
 
 
             
67 
  
 
2.2.7.4 Peso específico y absorción del agregado fino (MTC E 205) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Mezclar uniformemente y reducir por cuarteo hasta obtener un espécimen de ensayo de 
aproximadamente 1 kg. 
2. Colocar el agregado fino obtenido por cuarteo y secado a peso constante a una temperatura 
de 110 ± 5 ºC en un recipiente y cubrir con agua dejando reposar durante 24 horas. 
Decantar el agua evitando pérdida de finos y extender el agregado sobre una superficie 
plana expuesta a una corriente de aire tibio y remover frecuentemente para el secado 
uniforme, hasta que las partículas del agregado no se adhieran marcadamente entre sí. 
Colocar en el molde cónico y golpear la superficie suavemente 25 veces con la varilla para 
apisonado y levantar luego el molde. Si existe humedad libre el cono de agregado fino 
mantiene su forma. Seguir secando, revolver constantemente y probar hasta que el cono 
se derrumbe al quitar el molde, lo que indica que el agregado fino alcanzó una condición 
de superficie seca. 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Introducir en el frasco una muestra de 500 g de material preparado, llenar parcialmente con 
agua a una temperatura de 23 ± 2 ºC hasta alcanzar la marca de 500 cm. Agitar el frasco 
para eliminar burbujas de aire de manera manual o mecánicamente.  
2. Manualmente rodar, invertir y agitar el frasco para eliminar todas las burbujas de aire. 
Nota 1. Cerca de 15 a 20 minutos son normalmente requeridos para eliminar las burbujas  
de aire por método manual.  
3. Mecánicamente, extraer las burbujas de aire por medio de una vibración externa de manera 
que no degrade la muestra.  
4. Después de eliminar las burbujas de aire, ajustar la temperatura del frasco y su contenido a 
23 ± 2 ºC y llenar el frasco hasta la capacidad calibrada. Determinar el peso total del frasco, 
espécimen y agua.  
5. Remover el agregado fino del frasco, secar en la estufa hasta peso constante a una 
temperatura de 110 ± 5 ºC, enfriar a temperatura ambiente por ½ a 1 ½ hora y determinar 
el peso. 
 
             
68 
  
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
Peso Específico de Masa (Pem) (Gsb) 
W0
𝑃𝑒𝑚 = 𝑥100 V − V𝑎
 
Peso específico de masa saturado con superficie seca (Pesss) (Gsssb) 
 
500
𝑃𝑒𝑠𝑠𝑠 = 𝑥100 V − V𝑎
 
Peso específico aparente (Pea) (Gsa)  
W0
𝑃𝑒𝑎 = 𝑥100 (V − V𝑎) − (500 − W0)
 
Absorción (Ab) 
500 − W0
𝐴𝑏 = 𝑥100 
W0
 
W0 = Peso en el aire de la muestra secada en el horno, g. 
V = Volumen del frasco en cm3. 
Va= Peso en gramos o volumen en cm
3 de agua añadida al frasco. 
 
(Minaya Gonzales & Ordóñez Huamán, Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos. Segunda 
Edición, 2006) 
 
Gravedad Específica Seca Bulk (Pem) (Gsb) 
A
𝐺𝑠𝑏 =  B + D − C
 
Gravedad Específica Saturada Superficialmente Seca Bulk  (Pesss) (Gsssb) 
𝐷
𝐺𝑠𝑠𝑠𝑏 =  B + D − C
 
 
             
69 
  
 
Gravedad Especifica Seca Aparente (Pea) (Gsa)  
𝐴
𝐺𝑠𝑎 =  (B + 𝐴 − C)
Absorción (Ab) 
𝐷 − 𝐴
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 (%) = 𝑥100 
A
 
A = Peso en el aire del agregado seco al horno, gramos. 
B = Peso del matraz (picnómetro) con agua, gramos. 
C = Peso del matraz (picnómetro) con el agregado y agua hasta la marca, gramos. 
D = Peso del material saturado superficialmente seco (500+10 gr) 
 
 
2.2.7.5 Abrasión por la máquina Los Ángeles (MTC E 207) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
Lavar y secar al horno la muestra reducida a peso constante, a 110 ± 5 ºC, separar cada fracción 
individual y recombinar a la gradación, lo más cercano correspondiendo al rango de medidas 
en el agregado como conforme para el trabajo. 
Registrar la masa de la muestra previamente al ensayo con aproximación a 1 g. 
 
Tabla 22: Gradación de las muestras de ensayo 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Colocar la muestra de ensayo y la carga en la máquina de Los Ángeles y rotarla a una 
velocidad entre 30 rpm a 33rpm, por 500 revoluciones. Luego del número prescrito de 
             
70 
  
 
revoluciones, descargar el material de la máquina y realizar una separación preliminar de la 
muestra, sobre el tamiz normalizado de 1,70 mm (Nº 12). Tamizar la porción más fina que 
1,70 mm. Lavar el material más grueso que la malla de 1,70 mm y secar al horno a 110 ± 5 
ºC, hasta peso constante y determinar la masa con una aproximación a 1 g. 
2. Si el agregado está esencialmente libre de revestimiento y polvo el requerimiento de lavado 
puede ser obviado, pero siempre se requiere secar antes del ensayo. Por lo tanto, en el caso 
del ensayo de arbitraje se efectuará el lavado.  
La eliminación del lavado después del ensayo raramente reducirá las pérdidas de medida en 
más de 0,2 % de la masa original de la muestra.  
Información válida sobre la uniformidad de la muestra de ensayo podrá obtenerse por la 
determinación de la pérdida luego de 100 revoluciones. Esta pérdida podría ser determinada 
sin lavado del material más grueso que el tamiz normalizado de 1,70 mm (Nº 12). La 
relación de la pérdida después de 100 revoluciones frente a la pérdida luego de 500 
revoluciones no excedería mayormente 0,20 para material de dureza uniforme. Cuando se 
realiza esta determinación, tener cuidado de evitar pérdida de alguna parte de la muestra, 
retornar la muestra entera incluyendo el polvo de la fractura, a la máquina de ensayo para 
las 400 revoluciones finales requeridas para completar el ensayo. 
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
Calcular la pérdida (diferencia entre la masa inicial y final de la muestra) como un porcentaje 
de la masa original de la muestra de ensayo. Informar este valor como el porcentaje de 
pérdida. 
El porcentaje de pérdida determinado por éste método no tiene una relación consistente 
conocida con el porcentaje de pérdida del mismo material. 
 
2.2.7.6 Limites de consistencia (MTC E 110) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) Se obtiene una porción representativa de 
la muestra total suficiente para proporcionar 150 g a 200 g de material pasante del tamiz 425 
µm (Nº 40). Las muestras que fluyen libremente pueden ser reducidas por los métodos de 
cuarteo o división de muestras. Las muestras cohesivas deben ser mezcladas totalmente en un 
             
71 
  
 
recipiente con una espátula, o cuchará y se obtendrá una porción representativa de la masa total 
extrayéndola dos veces con la cuchara. 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Colocar una porción del suelo preparado, en la copa del dispositivo de límite líquido en el 
punto en que la copa descansa sobre la base, presionándola, y esparciéndola en la copa hasta 
una profundidad de aproximadamente 10 mm en su punto más profundo, formando una 
superficie aproximadamente horizontal. Tener cuidado en no dejar burbujas de aire 
atrapadas en la pasta con el menor número de pasadas de espátula como sea posible. 
Mantener el suelo no usado en el plato de mezclado. Cubrir el plato de mezclado con un 
paño húmedo (o por otro medio) para retener la humedad en la muestra, como principal 
fuente tendremos a (MTC E110 - Manual de Ensayos de Materiales, 2016). 
 
 
Figura 18: Aparato manual para limite liquido (Cuchara de Casagrande) 
 
             
72 
  
 
 
Figura 19: Muestras del material a ensayar (antes y después) 
 
2. Utilizando el acanalador, dividir la muestra contenida en la copa, haciendo una ranura a 
través del suelo siguiendo una línea que una el punto más alto y el punto más bajo sobre el 
borde de la copa. Cuando se corte la ranura, mantener el acanalador contra la superficie de 
la copa y trazar un arco, manteniendo la corriente perpendicular a la superficie de la copa 
en todo su movimiento. En los suelos en los que no se puede hacer la ranura en una sola 
pasada sin desgarrar el suelo, cortar la ranura con varias pasadas del acanalador. Como 
alternativa, puede cortarse la ranura a dimensiones ligeramente menores que las requeridas, 
con una espátula y usar la del acanalador las dimensiones finales de la ranura.  
3. Verificar que no existen restos de suelo por debajo de la copa. Levantar y soltar la copa 
girando el manubrio a una velocidad de 1,9 a 2,1 golpes por segundo hasta que las dos 
mitades de suelo estén en contacto en la base de la ranura una longitud de 13 mm (1/2 pulg).  
Nota1. Se recomienda el uso de una regla graduada para verificar que la ranura se cerró en 
13 mm (1/2 pulg).  
4. Verificar que no se haya producido el cierre prematuro de la ranura debido a burbujas de 
aire, observando que ambos lados de la ranura se hayan desplazado en conjunto 
aproximadamente con la misma forma. Si una burbuja hubiera causado el cierre prematuro 
de la ranura, formar nuevamente el suelo en la copa, añadiendo una pequeña cantidad de 
suelo para compensar la pérdida en la operación de ranuración y repetir de 6.1 a 6.3 a un 
contenido más elevado. Si luego de varias pruebas a contenidos de humedad sucesivamente 
más altos, la pasta de suelo se sigue deslizando en la copa o si el número de golpes 
necesarios para cerrar la ranura es siempre menor de 25, se registrará que el límite no pudo 
determinarse, y se reportará al suelo como no plástico sin realizar el ensayo de límite 
plástico.  
5. Registrar el número de golpes, N, necesario para cerrar la ranura. Tomar una tajada de suelo 
de aproximadamente de ancho de la espátula, extendiéndola de extremo a extremo de la 
torta de suelo en ángulos rectos a la ranura e incluyendo la porción de la ranura en la cual 
el suelo se deslizó en conjunto, colocarlo en un recipiente de peso conocido, y cubrirlo.  
             
73 
  
 
6. Regresar el suelo remanente en la copa al plato de mezclado. Lavar y secar la copa y el 
acanalador y fijar la copa nuevamente a su soporte como preparación para la siguiente 
prueba.  
7. Mezclar nuevamente todo el espécimen de suelo en el plato de mezclado añadiéndole agua 
destilada para aumentar su contenido de humedad y disminuir el número de golpes 
necesarios para cerrar la ranura. Repetir de 1 a 6 para al menos dos pruebas adicionales 
produciendo números de golpes sucesivamente más bajos para cerrar la ranura. Una de estas 
pruebas se realizará para un cierre que requiera de 25 a 35 golpes, una para un cierre entre 
20 y 30 golpes, y una prueba para un cierre que requiera de 15 a 25 golpes.  
8. Determinar el contenido de humedad, W, del espécimen de suelo de cada prueba de acuerdo 
al método de ensayo NTP 339.127. Los pesos iniciales deben determinarse inmediatamente 
después de terminar el ensayo. Si el ensayo se interrumpe por más de 15 minutos, el 
espécimen ya obtenido debe pesarse en el momento de la interrupción.  
 
c) Cálculos 
(MTC E110 - Manual de Ensayos de Materiales, 2016) 
1. Representar la relación entre el contenido de humedad, Wn, y el número de golpes 
correspondientes, N, de la copa sobre un gráfico semilogarítmico con el contenido de 
humedad como ordenada sobre la escala aritmética, y el número de golpes como abscisa en 
escala logarítmica. Trazar la mejor línea recta que pase por los tres puntos o más puntos 
graficados. 
2. Tomar el contenido de humedad correspondiente a la intersección de la línea con la abscisa 
de 25 golpes como el límite líquido del suelo. El método gráfico puede sustituir los métodos 
de ajuste para encontrar una línea recta con los datos, para encontrar el límite líquido. 
 
2.2.7.7 Partículas chatas y alargadas en agregados (MTC E 223) 
a) Muestra 
(MTC E223 - Manual de Ensayos de Materiales, 2016) 
1. Mezclar totalmente la muestra y reducir a una cantidad apropiada por cuarteo, la cantidad 
de agregado no será de un peso predeterminado, sino el resultante del cuarteo, una vez 
secado y conformará los mínimos requeridos de acuerdo a lo indicado en la tabla 1.  
2. Partículas chatas y alargadas del agregado las partículas con una relación de longitud a 
espesor superior a un valor especificado.  
             
74 
  
 
3. Longitud: máxima dimensión de las partículas, ancho: máxima dimensión en el plano 
perpendicular a la longitud, espesor: máxima dimensión perpendicular a lo largo y ancho.  
 
 
Figura 20: Leyenda de partes de la muestra 
 
Tabla 23: Pesos mínimos requeridos para el ensayo dependiendo del tamaño maximo nominal 
 
 
b) Procedimiento 
1. Si se requiere determinación por peso, secar la muestra al horno a peso constante a la 
temperatura de 110± 5C, si la determinación es por número de partículas, el secado no es 
necesario.  
2. Tamizar la muestra conforme a lo especificado a la MTC E 205, reduzca cada fracción 
mayor a 9,5 mm (3/8 pulg) O 4,75 N°4 si es requerido, en un 10% o más de su peso original, 
conforme a la MTC 201, hasta obtener aproximadamente 100 partículas.  
3. Ensayar cada partícula de cada fracción medida y colocarlas en uno de los tres grupos: 1) 
Chatas, 2) Alargadas y 3) Ni chatas ni alargadas.  
4. Luego de la clasificación determinar la proporción de la muestra por cada grupo, ya sea o 
por conteo, de acuerdo a lo requerido. 
 
c) Cálculos 
1. Calcular el porcentaje de partículas chatas y alargadas con aproximación 1% para cada 
malla mayor de 9,5 mm (3/8” pulg) o 4,75 (N°4) según sea necesario.  
             
75 
  
 
2. Cuando se requiere el promedio de partículas chatas y alargadas de alguna muestra asumir 
que la medida de malla no ensayada (aquella que representa menos del 10% de la muestra) 
tiene el mismo porcentaje de partículas chatas y alargadas que la siguiente malla menor o 
la siguiente malla mayor, o utilizar el promedio de ambas mallas dado el caso. 
 
2.2.7.8 Porcentaje de caras fracturadas (MTC E 210) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. La muestra para ensayo deberá ser representativa y se obtendrá mediante un cuidadoso 
cuarteo del total de la muestra recibida. Hágase el análisis granulométrico de la muestra 
cuarteada. 
2. Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre los tamaños 3, 7.5 mm 
y 9.5 mm (1 ½" y 3/8"). Descártese el resto. 
3. El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado así: 
 
Tabla 24: Peso de muestra en relación al tamaño del agregado 
 
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Extiéndase la muestra en un área grande, para inspeccionar cada partícula. Si es necesario 
lávese el agregado sucio. Esto facilitará la inspección y detección de las partículas 
fracturadas. 
2. Prepare tres recipientes: sepárense con una espátula, las partículas redondeadas y las que 
tengan una, o más de dos caras fracturadas. Si una partícula de agregado redondeada 
presenta una fractura muy pequeña, no se clasificará como "partícula fracturada". Una 
partícula se considerará como fracturada cuando un 25% o más del área de la superficie 
aparece fracturada. Las fracturas deben ser únicamente las recientes, aquellas que no han 
sido producidas por la naturaleza, sino por procedimientos mecánicos. 
3. Pésense los dos recipientes con las partículas fracturadas y anótese este valor. 
             
76 
  
 
Tenga en cuenta la suma del peso de los dos recipientes, cuando determine las partículas 
con una sola cara fracturada. 
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Anótese en la columna A el peso exacto de las porciones de la muestra tomadas para el 
ensayo, comprendidas entre los tamaños especificados. 
2. En la columna B anótese el peso del material con una cara fracturada para cada tamaño. 
3. La columna C representa el porcentaje de material con una cara fracturada para cada 
tamaño: 
𝐵
𝐶 =  
𝐴
 
4. Regístrese en la columna D los valores correspondientes del análisis granulométrico de la 
muestra original. 
5. Después de calcular la columna E = C x D y sumar los valores de cada Columna, el 
porcentaje de caras fracturadas se calcula así, expresándolo con aproximación del 1%: 
 
𝑆𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒 % 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠,
𝑃𝑜𝑛𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑠𝑒𝑔ú𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑂𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝐸
% 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑎𝑠 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 = =  
𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜 % 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝐷
𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙
 
6. Repítase el cálculo para los materiales con dos caras fracturadas. 
 
2.2.7.9 Angularidad del agregado fino (MTC E 222) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
La muestra será de los agregados utilizados en la elaboración de la mezcla asfáltica. 
Se separa material que pase el tamiz 2,36 mm (No. 8) y sea retenido en el tamiz 75 mm (No. 
200). 
 
 
 
             
77 
  
 
b) Procedimiento 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) Se determinará la gravedad específica 
bruta del agregado seleccionado (Gsb) 
Se vierte la arena por el embudo hasta que rebose el cilindro de volumen conocido. Se enrasa y 
se pesa el material retenido en el cilindro. 
 
 
Figura 21: Aparato para medir la Angularidad del agregado fino 
 
c) Cálculos 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) Determinando el peso del agregado fino 
(w) que llena el cilindro de volumen conocido (v), el contenido de vacíos puede calcularse como 
la diferencia entre el volumen del cilindro y el volumen del agregado fino en el cilindro así: 
𝑊
𝑉 −  G
Angularidad del Agregado Grueso = 𝑠𝑏  𝑥 100 
V
 
2.2.7.10 Ensayo de durabilidad al sulfato de sodio o magnesio (MTC E 209) 
a) Muestra 
(Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 
1. Agregado fino. La muestra del agregado fino debe pasar toda por el tamiz de 9.5 mm (3/8”). 
La muestra tendrá el peso suficiente para poder obtener 100 g de cada una de las fracciones 
que se indican a continuación, que estén presentes en la muestra en cantidad mayor del 5%. 
 
             
78 
  
 
Tabla 25: Tamices en los cuales se evaluara el agregado fino 
 
 
2. Agregado grueso. La muestra del agregado grueso debe ser un material del que se han 
eliminado todas las fracciones inferiores- al tamiz de 4.75 mm (No.4). Estos tamaños 
eliminados se ensayan de acuerdo con el procedimiento para el agregado fino. La muestra 
debe tener, como mínimo, el peso suficiente para obtener de ella, las cantidades de, las 
fracciones indicadas en la Tabla 1, que estén presentes en cantidad de 5% como mínimo. 
3. Si las muestras contienen menos del 5% de algunas de las fracciones indicadas, no se 
ensayará esta fracción, pero para el cálculo de los resultados del ensayo se considerará que 
tienen la misma pérdida a la acción de los sulfatos, de sodio o magnesio, que la media de 
las fracciones, inferior y superior más próximas, o bien si una de estas fracciones falta, se 
considerará que tiene la misma pérdida que la fracción inferior o superior que esté presente. 
Cuando las fracciones de 9.5 a 19.0 mm, 19 a 37.5 mm o 37.5 mm a 63 mm no pueden 
prepararse debido a la falta de uno de los dos tamaños indicados, el tamaño del que se 
disponga en exceso se utilizará para preparar la fracción de ensayo de la que no había 
cantidad suficiente. 
 
Tabla 26: Tamices en los cuales se evaluara el agregado grueso (según gradación)