Recibido: 11/08/2026
Aceptado: 21/09/2026
https://revistas.unj.edu.pe/index.php/pakamuros
139
ARTÍCULO ORIGINAL
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con
fibras de bambú
Physical and mechanical behavior of hot mix asphalt modified with bamboo fibers
David Manayay
1
*, Erick Rodríguez
2
, Luis Villegas
3
y Guillermo Arriola
4
RESUMEN
El desarrollo de pavimentos flexibles más eficientes y sostenibles con el medio ambiente ha impulsado la
necesidad de investigar materiales alternativos de origen natural que sean capaces de mejorar el
comportamiento de las mezclas asfálticas en caliente, destacando la fibra de bambú, debido a sus propiedades
mecánicas y carácter renovable. La investigación tuvo por objetivo evaluar el comportamiento físico y
mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú, usando adiciones de 0.20%,
0.25%, 0.30%, 0.35% y 0.40%. La metodología fue del tipo aplicada y diseño experimental, para lo cual fue
necesario elaborar 72 muestras cilíndricas, correspondientes a la muestra control y a los diferentes
tratamientos con fibras, para establecer con los ensayos de laboratorio, las propiedades fisicomecánicas de la
mezcla asfáltica. Los resultados evidenciaron variaciones en las propiedades volumétricas de las mezclas, con
comportamientos diferenciados del peso específico, porcentaje de vacíos, porcentaje de vacíos en el agregado
mineral y porcentaje de vacíos llenos con cemento asfáltico, según la dosificación de fibra empleada. En
cuanto a las propiedades mecánicas, aumentaron hasta 0.30% de fibra, lográndose optimizar el
comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica estándar, pues el flujo, estabilidad y rigidez aumentaron en
5.96%, 11.92% y 5.46%, respectivamente. Por lo expuesto, la incorporación de fibras de bambú constituye
una alternativa técnicamente viable, contribuyendo al Objetivo de Desarrollo Sostenible 12, relacionado con
la producción y consumo responsable.
Palabras clave: Estabilidad, fibras de bambú, flujo, mezcla asfáltica
ABSTRACT
The development of more efficient and environmentally sustainable flexible pavements has driven the
need to investigate alternative materials of natural origin that can improve the performance of hot mix
asphalt, with bamboo fiber standing out due to its mechanical properties and renewable nature. This
research aimed to evaluate the physical and mechanical behavior of hot mix asphalt modified with
bamboo fibers, using additions of 0.20%, 0.25%, 0.30%, 0.35%, and 0.40%. The methodology was
applied type and experimental desing, requiring the preparation of 72 cylindrical samples, corresponding
to the control sample and the different fiber treatments, to establish the physical and mechanical
properties of the asphalt mixture through laboratory testing. The results showed variations in the
volumetric properties of the mixtures, with differentiated behaviors in specific gravity, percentage of
voids, percentage of voids in the mineral aggregate, and percentage of voids filled with asphalt cement,
depending on the fiber dosage used. Regarding mechanical properties, these increased up to 0.30% fiber,
optimizing the mechanical behavior of the standard asphalt mixture, as flow, stability, and stiffness
increased by 5.96%, 11.92%, and 5.46%, respectively. Therefore, the incorporation of bamboo fibers
constitutes a technically viable alternative, contributing to Sustainable Development Goal 12, related to
responsible production and consumption.
Keywords: Stability, bamboo fiber, flow, asphalt mix
1
Universidad César Vallejo, Perú. Email: mmanayayca@ucvvirtual.edu.pe, erodriguezta11@ucvvirtual.edu.pe,
vgranadoslm@ucvvirtual.edu.pe
2
Universidad Señor de Sipán, Perú. Email:
garriola@uss.edu.pe
Volumen 14, Número 3, Julio - Setiembre, 2026, Páginas 139 al 155
DOI: https://doi.org/10.37787/qk9vfv14
*
Autor para correspondencia
Manayay et al.
140
INTRODUCCIÓN
Las mezclas asfálticas en caliente (HMA) siguen siendo el material más utilizado para
la construcción de pavimentos flexibles debido a su adecuada capacidad estructural, facilidad
constructiva y comportamiento frente a las cargas repetidas del tránsito (Naveed et al., 2022).
Sin embargo, el incremento del volumen vehicular, las mayores cargas por eje y las variaciones
climáticas han acelerado la aparición de patologías como ahuellamiento, fisuración por fatiga,
fisuración térmica y daño por humedad, reduciendo la vida útil de los pavimentos y aumentando
los costos de conservación (Yasir et al., 2025). En consecuencia, durante los últimos años las
investigaciones se han orientado hacia el desarrollo de HMA modificadas, capaces de mejorar
el comportamiento mecánico, manteniendo simultáneamente criterios de diseño a nivel técnico
y sostenibilidad ambiental (Milad et al., 2022). Entre la diversidad de alternativas, destaca la
incorporación de las fibras dentro de la matriz asfáltica, ya que estas actúan como elementos de
soporte tridimensional, favoreciendo la distribución de esfuerzos, incrementando la cohesión
interna de la mezcla y mejorando la adhesión entre el asfalto y los agregados minerales (Kou
et al., 2025); asimismo, contribuyen a reducir el drenado del ligante durante la fabricación,
limitando de esta manera, la propagación de microfisuras y aumentando la resistencia frente a
deformaciones permanentes y procesos de fatiga (Guo et al., 2023).
Actualmente diferentes estudios están demostrando que el efecto reforzante que se
genera, depende no sólo del tipo de fibra utilizada, sino también de sus propiedades físicas,
longitud, proporción y método de incorporación durante el proceso de mezclado de la HMA
(Hui et al., 2022). En este contexto, las fibras naturales han despertado un importante interés
debido a que constituyen una alternativa renovable, biodegradable y de menor impacto
ambiental respecto a las fibras sintéticas tradicionales (Wu et al., 2024). Entre la diversidad de
fibras orgánicas destacan las provenientes de sisal, coco, yute, bagazo de caña y bambú, pues
presentan una elevada disponibilidad en numerosos países tropicales, permitiendo aprovechar
residuos agroforestales mediante estrategias de economía circular (Alnadish et al., 2023);
además, estas fibras pueden incrementar las propiedades mecánicas, siendo su comportamiento
comparable con una HMA tradicional. Dentro de este grupo, la fibra de bambú ha adquirido
especial relevancia por su adecuada resistencia, alto contenido de celulosa, buena estabilidad
térmica durante el proceso de mezclado y considerable capacidad de absorción del ligante (Jia
et al., 2026). Así mismo, su superficie rugosa favorece la adherencia con el asfalto, generando
una red interna que mejora la cohesión de la HMA y restringe el desplazamiento relativo de los
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
141
agregados, pues estudios recientes indican que la incorporación de fibra de bambú puede
incrementar la estabilidad Marshall, mejorar la resistencia al daño por humedad y aumentar la
resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas (Xia et al., 2024); aunque un contenido
excesivo superior al 1.00%, puede afectar negativamente la trabajabilidad, compactación y
algunas propiedades volumétricas (Li et al., 2024).
A pesar de estos avances, la literatura científica evidencia que aún existen discrepancias
respecto al contenido óptimo de fibra de bambú. Mientras algunos investigadores reportan
mejoras significativas con contenidos cercanos a 0.30% respecto al peso total de la mezcla (Xie
et al., 2023). Otros investigadores indican que incrementos superiores al 0.50% pueden
ocasionar aglomeración de fibras, aumento del contenido de vacíos y disminución de la
estabilidad estructural (Zheng et al., 2023). Estas diferencias están relacionadas con factores
como la procedencia del bambú, el método de extracción de la fibra, sus dimensiones, el tipo de
ligante asfáltico, la granulometría de los agregados y las condiciones de fabricación de la HMA
(Li et al., 2023). En consecuencia, resulta necesario continuar evaluando experimentalmente el
comportamiento físico y mecánico de las mezclas asfálticas modificadas bajo diferentes
porcentajes de incorporación de fibra. Desde el punto de vista del diseño Marshall, el análisis
conjunto de propiedades físicas, como el peso específico, porcentaje de vacíos, porcentaje de
vacíos en el agregado mineral y porcentaje de vacíos llenos con cemento asfáltico, junto con los
parámetros mecánicos, tales como el flujo, la estabilidad y la rigidez, constituyen una
herramienta ampliamente aceptada para evaluar la calidad de una mezcla asfáltica, lo que
garantizará un desempeño adecuado del pavimento flexible (Alnadish et al., 2023). Así mismo,
la modificación mediante fibras naturales puede alterar favorablemente estas propiedades,
aunque su efecto depende de la dosificación utilizada y de la interacción entre la fibra, asfalto y
agregado, por ello se hace necesario evaluar el comportamiento de las fibras de bambú en una
HMA (Jia et al., 2022).
En países con abundantes recursos de bambú y similares fibras, como Perú y América
Latina, el aprovechamiento de este tipo de fibra representa una oportunidad para desarrollar
pavimentos asfálticos más sostenibles, lo que permite reducir el uso de modificadores sintéticos
y generar valor agregado a los recursos naturales de amplia disponibilidad (Castro et al., 2020).
No obstante, todavía existe una limitada evidencia experimental que relacione directamente
diferentes contenidos de fibra de bambú con las propiedades físicas y mecánicas de HMA
Manayay et al.
142
elaboradas mediante el método Marshall, particularmente bajo condiciones de materiales locales
y condiciones climáticas específicas (Adrianzen et al., 2022).
Por lo expuesto, la presente investigación tiene como objetivo evaluar el
comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con diferentes
contenidos de fibra de bambú de 0.20%, 0.25%, 0.30%, 0.35% y 0.40%, comparándolas con
una mezcla convencional, mediante el análisis de sus propiedades volumétricas y sus parámetros
mecánicos. Los resultados permitirán identificar el contenido de fibra que proporciona el mejor
equilibrio entre desempeño estructural y características volumétricas, aportando evidencia
científica para promover el uso de materiales naturales renovables en la ingeniería de
pavimentos.
MATERIALES Y MÉTODOS
La metodología fue del tipo aplicada y diseño experimental, para lo cual fue necesario
elaborar 72 muestras cilíndricas, correspondientes a la muestra control y a los diferentes
tratamientos con fibras de bambú, distribuidas en 12 especímenes por tratamiento, para
establecer con los ensayos de laboratorio, las propiedades fisicomecánicas de la HMA. Así
mismo, el diseño experimental contempló una mezcla patrón (TM-1) elaborada sin adición de
fibra y cinco mezclas modificadas con contenidos de fibra de bambú de 0.20% (TM-2), 0.25%
(TM-3), 0.30% (TM-4), 0.35% (TM-5) y 0.40% (TM-6), expresados como porcentaje respecto
al peso total de la mezcla. Todas las probetas fueron sometidas al mismo procedimiento de
preparación, acondicionamiento y compactación mediante el método Marshall en concordancia
a las especificaciones de la norma ASTM D6926-20 y se mantuvieron constantes la composición
granulométrica de los agregados y el contenido óptimo de cemento asfáltico. La Figura 1,
sintetiza los procedimientos aplicados en la presente investigación.
Los materiales empleados estuvieron constituidos por agregados pétreos, cemento
asfáltico y fibra natural de bambú, los cuales fueron obtenidos de la ciudad de Chiclayo, Región
Lambayeque, Perú. Los agregados fueron seleccionados de canteras de la Región Lambayeque,
conforme a los requisitos establecidos para una HMA. El ligante asfáltico utilizado correspondió
al grado de penetración PEN 60/70, mientras que la fibra de bambú fue previamente
acondicionada para asegurar una adecuada dispersión durante el proceso de mezclado y
favorecer su interacción con la matriz asfáltica. Las normas empleadas para el control de calidad
de los materiales en esta investigación se muestran en la Tabla 1.
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
143
El diseño de las mezclas se realizó mediante el método Marshall conforme a la norma
ASTM D6926-20, ampliamente utilizado para la dosificación de mezclas, debido a su
confiabilidad para evaluar las propiedades de la HMA. Es por ello que la mezcla asfáltica
convencional fue empleada como referencia para comparar el comportamiento de las mezclas
modificadas con fibra de bambú. Posteriormente, se elaboraron las diferentes dosificaciones
incorporando progresivamente la fibra de bambú en los porcentajes indicados anteriormente,
pero manteniendo constantes la granulometría de los agregados y el contenido óptimo de asfalto
de 5.50%, que fue determinado en el diseño de referencia estándar. Cabe agregar que el
contenido óptimo de cemento asfáltico de la mezcla patrón del 5.50%, determinado mediante el
procedimiento de diseño Marshall, se mantuvo constante en todas las mezclas modificadas, con
la finalidad de evaluar específicamente el efecto de la incorporación progresiva de fibra de
bambú sobre el comportamiento de cada HMA. Así mismo, esta condición experimental
permitió mantener constante la cantidad del ligante y la distribución de la granulometría, de
modo que las variaciones observadas en las propiedades volumétricas y mecánicas pudieran
asociarse principalmente a la incorporación y dosificación de la fibra.
En cuanto a la preparación de las diferentes mezclas asfálticas, este desarrollo consistió
en el calentamiento independiente de los agregados y del cemento asfáltico hasta alcanzar la
temperatura de mezclado correspondiente, cercana a los 155.00ºC. Posteriormente, la fibra de
bambú fue incorporada mediante mezcla en seco con los agregados calientes para favorecer su
distribución homogénea, seguida de la adición del ligante asfáltico hasta obtener una mezcla
uniforme. Finalmente, el material fue compactado utilizando el procedimiento Marshall,
obteniéndose especímenes cilíndricos para la evaluación experimental.
Manayay et al.
144
Figura 1
Diagrama de flujo de procesos de la investigación
Tabla 1
Principales normas usadas para el control de calidad de los materiales usados en la investigación
Material
Norma
Especificación
Resultado
Agregado
fino
ASTM D2419-22
45% Min.
74.00%
ASTM C1252-23
30% Min.
51.20%
AASTHO TP 330-
22
8% Max.
7.35%
ASTM D4318-17e1
NP
NP
ASTM
D3744/D3744M-18
35% Min.
56.30
MTC E220
4% Min.
5.00%
ASTM D1888
0.50 Max.
0.09%
ASTM
C142/C142M-
17(2023)
1% Max.
0.02%
Agregado
grueso
ASTM C88-99a
máximo 18%
8.10%
ASTM
C131/C131M-20
máximo 35%
19.00%
AASTHO T 182-84
> 95
> 95
ASTM
D3744/D3744M-18
mínimo 35%
55.00%
ASTM D4791-19
máximo 10%
8.10%
ASTM D 5821-13
mínimo 85%
100%
ASTM D 5821-13
mínimo 75%
100%
ASTM D1888
máximo 0.50
0.06%
ASTM C127-24
máximo 1%
0.82%
ASTM D5/D5M-20
60 a 70
69.00
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
145
Asfalto
PEN 60/70
ASTM
D113/D113M-
17(2023)
mínimo 100
>150
ASTM
D2170/D2170M-24
mínimo 200
540.00
ASTM D2042-22
mínimo 99
101.00
ASTM D92-18
mínimo 232
285.00
ASTM D70/D70M-
21
-
6.95
ASTM D36/D36M-
14(2020)
máximo 54
52.00
ASTM D2872-22
máximo 0.80
0.45
ASTM D5/D5M-20
mínimo 52
65.00
ASTM D113-17
mínimo 50
71.00
Las propiedades físicas analizadas, que en conformidad a la norma ASTM D6927-22,
comprendieron el peso específico (PE), el porcentaje de vacíos de aire (%V), el porcentaje de
vacíos en el agregado mineral (%VMA) y el porcentaje de vacíos llenos con cemento asfáltico
(%VLLCA). Estas variables permitieron analizar la densificación de la mezcla, el equilibrio
volumétrico y la capacidad del asfalto para ocupar los espacios internos de la composición
granular, aspectos fundamentales para el comportamiento físico y mecánico del pavimento
flexible.
En cuanto a las propiedades mecánicas, que en concordancia a lo señalado por la norma
ASTM D6927-22, se determinaron el flujo (F), la estabilidad Marshall (E) y la relación
estabilidad/flujo, conocida como la rigidez (R). El flujo representa la deformación
experimentada por la mezcla antes de alcanzar la carga máxima, mientras que la estabilidad
Marshall corresponde a la carga máxima soportada por la probeta durante el ensayo. La rigidez
fue empleada como un indicador complementario del desempeño estructural y de la resistencia
de la mezcla frente a deformaciones permanentes.
Posteriormente, los resultados obtenidos fueron organizados mediante una tabla y
también representados gráficamente para facilitar el análisis comparativo entre las diferentes
dosificaciones. Finalmente, se evaluó el efecto del contenido de fibra de bambú sobre cada uno
de los parámetros de las propiedades físicas y mecánicas, identificando la dosificación que
proporcionó el mejor equilibrio entre estabilidad, deformabilidad y comportamiento
volumétrico de la mezcla asfáltica.
RESULTADOS
Los resultados del diseño de la HMA permitieron determinar las principales propiedades
de este tipo de mezcla, cuyos parámetros representativos se muestran en la Tabla 2, tanto para
la HMA estándar y para la HMA con los diferentes contenidos de fibras de bambú.
Manayay et al.
146
Respecto al peso específico, indicado en la Tabla 2, muestra que la incorporación de
fibras de bambú generó ligeras variaciones en la densidad de la HMA, pues las mezclas con
adiciones de 0.20%, 0.25% y 0.30% presentaron valores similares a la mezcla patrón (TM-1),
revelando una influencia limitada de estas dosificaciones. En contraste, la mezcla con 0.40% de
fibra (TM-6) alcanzó el mayor peso específico, posiblemente debido a una mejor distribución
de agregados y ligante, además de una menor movilidad del asfalto durante la compactación.
Por otro lado, la dosificación de 0.35% (TM-5) mostró menor densidad, asociada a una
estructura más abierta.
En relación al %V la incorporación de fibras de bambú mostró un comportamiento
variable en la HMA (Tabla 2). Las dosificaciones de 0.20% (TM-2) y 0.25% (TM-3)
incrementaron moderadamente los vacíos, mientras que el tratamiento con 0.30% (TM-4)
presentó el menor contenido, evidenciando una mejor compactación y distribución interna de
los agregados. No obstante, al aumentar la fibra a 0.35% y 0.40%, los vacíos incrementaron
nuevamente, alcanzando el mayor valor en el tratamiento TM-6. Este comportamiento podría
atribuirse a que concentraciones elevadas de fibra dificultan la compactación y generan espacios
adicionales en la estructura de la mezcla.
Tabla 2
Parámetros de las propiedades de las diferentes HMA
Parámetro de HMA
Unidad
Muestra
TM-1
TM-2
TM-3
TM-4
TM-5
TM-6
PE
gr/cm
3
2.344
2.327
2.332
2.337
2.306
2.365
%V
%
3.88
4.35
4.14
3.37
4.39
4.82
%VMA
%
8.87
8.41
8.26
6.80
9.38
7.55
%VLLCA
%
56.23
48.35
49.94
50.49
53.23
36.18
F
mm
3.69
3.72
3.84
3.91
3.44
3.09
E
Kg
1092.72
1114.57
1182.34
1222.96
1022.60
842.42
R
Kg/cm
2964.43
2993.49
3083.00
3126.39
2970.65
2726.27
Los resultados del %VMA, evidenciaron que la fibra de bambú modificó la estructura
interna de la HMA, tal y como se indica en la Tabla 2, ya que las adiciones de 0.20% (TM-2) y
0.25% (TM-3) generaron ligeras reducciones respecto a la mezcla patrón (TM-1), mientras que
el rango de 0.30% (TM-4) la HMA presentó la mayor disminución, asociada a una mejor
interacción entre agregados y eficiencia granular. En contraste a estos hallazgos, el valor de
0.35% (TM-5) incrementó el %VMA debido a una mayor presencia de espacios internos.
Finalmente, la dosis de 0.40% (TM-6) redujo nuevamente este parámetro, demostrando que el
efecto de las fibras depende de su dosificación.
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
147
En relación al %VLLCA, la incorporación de fibras de bambú modificó el
comportamiento físico de la HMA (Tabla 2), ya que las dosificaciones de 0.20% (TM-2), 0.25%
(TM-3) y 0.30% (TM-4) redujeron ligeramente este parámetro. En contraste a ello, el
tratamiento de 0.35% (TM-5) mostró una recuperación cercana a la mezcla patrón, evidenciando
mayor retención del asfalto. Finalmente, la adición de 0.40% (TM-6) redujo nuevamente el
%VLLCA debido al incremento de vacíos internos generado por el exceso de fibras.
En cuanto al flujo (Tabla 2), se evidencia que la fibra de bambú modificó la capacidad
de deformación de las mezclas, pues en relación con la mezcla patrón (TM-1), los tratamientos
de 0.20% (TM-2), 0.25% (TM-3) aumentaron y especialmente con la muestra de 0.30% (TM-
4), se produjo un incremento de 5.96%. Este resultado indica que la mezcla adquirió una mayor
capacidad de deformación antes de la falla, posiblemente generada por la capacidad de las fibras
para distribuir los esfuerzos. Sin embargo, cuando el contenido de fibra aumentó a 0.35% (TM-
5) y 0.40% (TM-6), el flujo disminuyó, siendo este último tratamiento el que presentó el menor
valor. Esto sugiere que cantidades excesivas de fibra pueden generar una estructura más rígida
y menos deformable.
Respecto a la estabilidad (Tabla 2), la incorporación de fibras de bambú mejoró la
resistencia de la HMA hasta una dosificación óptima de 0.30%, alcanzando un aumento de
11.92%. Por otro lado, las mezclas con 0.20% (TM-2) y 0.25% (TM-3), también incrementaron
progresivamente la estabilidad, debido al efecto de refuerzo de las fibras frente a cargas externas.
Sin embargo, al aumentar la fibra a 0.35% (TM-5) y 0.40% (TM-6), la estabilidad disminuyó,
posiblemente por una distribución inadecuada y la formación de zonas de concentración que
reducen la cohesión de la mezcla.
La rigidez, presentó un comportamiento acorde con los resultados del ensayo Marshall
(Tabla 2). Las dosificaciones de 0.20% (TM-2) y 0.25% (TM-3) generaron incrementos
moderados, mientras que con la incorporación de 0.30% (TM-4) alcanzó el mayor valor,
superando a la muestra estándar (TM-1) en 5.46%, evidenciando un equilibrio óptimo entre
resistencia y deformación. Sin embargo, las mezclas con 0.35% (TM-5) y 0.40% (TM-6)
mostraron reducciones, siendo esta última la de menor desempeño, por lo expuesto, este tipo de
comportamiento sugiere que los contenidos elevados de fibra disminuyen la eficiencia mecánica
de la HMA.
Manayay et al.
148
Análisis estadístico e interpretación
Complementarios a estos hallazgos, se realizó el análisis estadístico para los parámetros
mecánicos, que permitió validar los hallazgos mediante un análisis de varianzas (ANOVA) y
prueba de medias de Tukey.
En cuanto al parámetro flujo, el análisis ANOVA mostró diferencias significativas (p =
7.36E-15 < 0.05) entre las diferentes HMA estudiadas, tal y como se muestra en la Figura 2a y
Figura 2b. Además, la prueba de medias de Tukey ubicó a las muestras TM-3 y la TM-4 dentro
del grupo de mayores valores, con 3.84 mm y 3.91 mm, respectivamente. Mientras que el
tratamiento TM-6 presentó el menor valor con 3.09 mm. Por tanto, la prueba de Tukey
complementa los resultados del ANOVA al demostrar que determinadas dosificaciones de fibras
de bambú generan mejoras significativas en el comportamiento de la mezcla asfáltica, asociada
en este caso a la deformación de la HMA.
Figura 2
Parámetro flujo: (a) diagrama de cajas y (b) variación según el tipo de muestra
La estabilidad Marshall (Figura 3a y Figura 3b) fue uno de los parámetros mecánicos
que presentó las diferencias más marcadas entre los diferentes tratamientos. El ANOVA
evidenció una significancia estadística elevada (p = 2.99E-15 < 0.05), mientras que la prueba de
Tukey identificó a TM-3 y TM-4 como los grupos de mayor desempeño mecánico, con valores
promedio de 1182.34 Kg y 1222.96 Kg, respectivamente. En contraste, el tratamiento TM-6
registró la menor estabilidad con 842.42 Kg, diferenciándose claramente del resto de HMA.
Desde el punto de vista estructural, la estabilidad Marshall constituye uno de los indicadores
más importantes de la capacidad resistente de una mezcla asfáltica frente a las cargas de tránsito.
Los resultados obtenidos indican que la dosis TM-4 presenta la mejor capacidad para soportar
esfuerzos externos, pero sin experimentar deformaciones excesivas. La superioridad estadística
observada mediante la prueba de medias de Tukey confirma que las diferencias registradas son
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
149
muy significativas, ya que destaca la TM-4 como la de mejor comportamiento mecánico para
este parámetro evaluado.
Figura 3
Parámetro estabilidad: (a) diagrama de cajas y (b) variación según el tipo de muestra
El análisis ANOVA de la rigidez (Figura 4a y Figura 4b) evidenció diferencias
significativas entre las mezclas (p = 2.40E-08 < 0.05), por otro lado, la prueba de Tukey
identificó a los tratamientos TM-3 y TM-4, como los rangos superiores, con valores de 3083.00
Kg/cm y 3126.39 Kg/cm, respectivamente; mientras que la muestra TM-6 presentó el menor
valor, pues fue 2726.27 Kg/cm. Así mismo, estos hallazgos demuestran que las dosificaciones
intermedias de fibra de bambú favorecieron una mayor rigidez, ubicándose en grupos
estadísticos superiores. En contraste, contenidos elevados de fibra redujeron el desempeño. Esto
confirma que una dosificación adecuada mejora la resistencia y deformación controlada de la
mezcla asfáltica.
Considerando conjuntamente los hallazgos experimentales y los derivados del análisis
ANOVA, junto con la prueba de Tukey, puede deducirse que las modificaciones generadas por
la fibra de bambú en las diferentes HMA, produjeron cambios estadísticamente significativos
en el comportamiento mecánico. En consecuencia, desde una perspectiva estadística y de
desempeño, el tratamiento TM-4, puede considerarse la HMA más favorable dentro del conjunto
de muestras analizadas. Así mismo, los resultados del ensayo Marshall evidencian que las
dosificaciones intermedias de fibra favorecen los parámetros de estabilidad y rigidez bajo las
condiciones específicas del ensayo. Sin embargo, estos hallazgos no permiten establecer
directamente un incremento de la durabilidad frente a cargas repetidas, debido a que no se
realizaron ensayos específicos de fatiga, ahuellamiento o desempeño dinámico. Por ello, los
resultados deben interpretarse como evidencia del efecto de la fibra sobre la respuesta Marshall
Manayay et al.
150
de la mezcla, mientras que su influencia sobre el desempeño a largo plazo requiere ser validada
mediante ensayos complementarios.
Figura 4
Parámetro rigidez: (a) diagrama de cajas y (b) variación según el tipo de muestra
DISCUSIÓN
Los resultados asociados a las propiedades volumétricas (PE, %V, %VMA y %VLLCA)
demostraron que la incorporación de fibras de bambú, generó modificaciones en la estructura
interna de las HMA. Se evidenció además que el %V presentó variaciones según la dosificación
de fibra empleada, mientras que el %VMA y %VLLCA reflejaron cambios relacionados con la
interacción entre las fibras, los agregados y la distribución del asfalto en cada tipo de HMA.
Estos resultados presentan similitud con lo reportado por Shahnewaz et al. (2023), quienes
señalaron que las fibras de origen natural, modifican la estructura de vacíos y favorecen la
retención del asfalto, optimizando la estabilidad volumétrica de la mezcla asfáltica. Asimismo,
Alnadish et al. (2023), indican que la fibra de bambú incrementa la capacidad de absorción y
retención del asfalto, generando variaciones significativas en los parámetros volumétricos. De
igual manera Xia et al. (2024), demostraron que estas fibras mejoran la interacción de los
componentes de las HMA, mediante una mejor interacción entre los agregados y el asfalto. En
consecuencia, las diferencias observadas en las propiedades volumétricas evidencian el efecto
directo de la fibra de bambú sobre la configuración interna de la mezcla contribuyendo al
desempeño y durabilidad potencial del pavimento flexible.
Respecto a las propiedades mecánicas, los resultados evidenciaron que la incorporación
de fibra de bambú, modificó significativamente la resistencia y capacidad de deformación de
las HMA, lo cual fue confirmado mediante el análisis ANOVA y la prueba de comparación
múltiple de Tukey. Las mezclas con contenidos intermedios de fibra presentaron los mayores
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
151
valores de estabilidad y rigidez, ubicándose en los grupos estadísticamente superiores, mientras
que las dosificaciones extremas mostraron menor desempeño. Este comportamiento indica que
existe una proporción óptima de fibra capaz de mejorar la transferencia de esfuerzos dentro de
la matriz asfáltica sin comprometer su uniformidad. Estos resultados coinciden con Xia et al.
(2024), quienes señalaron que las fibras de bambú incrementan la resistencia a la fatiga mediante
mecanismos de refuerzo interno. Asimismo Zhang et al. (2024), demostraron que las fibras de
bambú mejoran la cohesión y resistencia del mortero asfáltico frente a deformaciones
permanentes. De manera complementaria, Li et al. (2024), concluyeron que estas fibras
favorecen el comportamiento frente al ahuellamiento, fatiga y envejecimiento de las mezclas
asfálticas. Además Shahnewaz et al. (2023), reportaron incrementos en la estabilidad Marshall
al incorporar fibras naturales en mezclas asfálticas.
Por lo expuesto, las diferencias observadas respecto de investigaciones previas pueden
estar relacionadas con las características propias de la fibra de bambú empleada, particularmente
su geometría, acondicionamiento y contenido de incorporación, así como con las características
del asfalto y de los agregados utilizados. Adicionalmente, las condiciones de mezclado,
compactación y distribución de la fibra pueden modificar su interacción con la matriz asfáltica
y, por tanto, generar respuestas diferentes aun cuando se empleen porcentajes de fibra similares.
En este sentido, los resultados obtenidos deben interpretarse considerando las condiciones
específicas de los materiales y procedimientos empleados en la presente investigación. No
obstante, los hallazgos del presente estudio y la evidencia científica internacional, respaldan que
una adecuada dosificación de fibras de bambú contribuye a mejorar la resistencia mecánica de
los pavimentos flexibles.
CONCLUSIONES
Se concluye que la incorporación de fibras de bambú en la HMA modificó el
comportamiento físico de manera diferenciada, ya que los hallazgos evidenciaron variaciones
en las propiedades volumétricas de las mezclas, con comportamientos diferenciados del peso
específico, porcentaje de vacíos, porcentaje de vacíos en el agregado mineral y porcentaje de
vacíos llenos con cemento asfáltico, según la dosificación de fibra empleada, lo que sugiere que
la fibra de bambú al absorber parte del asfalto, logra alterar la distribución interna de la mezcla,
viéndose afectada la estructura volumétrica de la HMA, pero sin comprometer el desempeño
global de la misma.
Manayay et al.
152
Se concluye que la incorporación de fibra de bambú mejoró las propiedades mecánicas
de la HMA hasta una dosificación óptima de 0.30%, logrando incrementos en el flujo,
estabilidad y rigidez de 5.96%, 11.92% y 5.46%, respectivamente, respecto a la mezcla estándar,
los cuales fueron validados mediante la prueba ANOVA y la prueba de medias de Tukey,
evidenciando diferencias significativas entre los diferentes tratamientos y demostrando el efecto
positivo de la fibra sobre el comportamiento mecánico de la HMA, a pesar de ello, contenidos
superiores al 0.30% redujeron la eficiencia mecánica de la mezcla, a pesar de mantener el mismo
contenido óptimo de asfalto.
Se concluye que el 0.30% de fibra de bambú permitió maximizar simultáneamente la
estabilidad, el flujo y la rigidez de la HMA, por lo que esta proporción se recomienda como
referencia para futuros diseños de mezclas y estudios de validación en campo a mayor escala,
pues el uso de la fibra de bambú constituye una alternativa con potencial para el
aprovechamiento de recursos naturales renovables dentro de la modificación de HMA. No
obstante, debido a que la presente investigación no incluyó un análisis económico ni una
evaluación ambiental cuantitativa, los posibles beneficios asociados con la reducción de costos,
consumo de recursos, impacto ambiental o ciclo de vida, deben considerarse como aspectos
potenciales que requieren ser demostrados mediante estudios específicos. En este sentido, el
aprovechamiento de la fibra de bambú puede vincularse con el Objetivo de Desarrollo
Sostenible 12, particularmente desde la perspectiva del uso y valorización responsable de
recursos.
Entre las principales limitaciones del estudio se encuentra la evaluación del
comportamiento de las mezclas exclusivamente mediante parámetros Marshall y propiedades
volumétricas, sin incorporar ensayos específicos de fatiga, ahuellamiento, susceptibilidad al
daño por humedad o envejecimiento. Asimismo, los especímenes fueron elaborados y evaluados
bajo condiciones controladas de laboratorio, por lo que los resultados no pueden extrapolarse
directamente al comportamiento de un pavimento a escala real. En consecuencia, futuras
investigaciones deberían complementar estos resultados mediante ensayos de desempeño y
validaciones a escala piloto o de campo, además de evaluar la influencia del envejecimiento y
de diferentes condiciones ambientales.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Adrianzen, O., Azula, J., Pacherres, C., Rodriguez, E., & Muñoz, S. (2022). Uso de distintos
tipos de fibras para mejorar las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica: Una
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
153
revisión literaria. Infraestructura Vial, 24(43), 1-16.
https://doi.org/10.15517/iv.v24i43.47931
Alnadish, A., Singh, N., & Alawag, A. (2023). Applications of synthetic, natural, and waste
fibers in asphalt mixtures: A citation-based review.
Polymers, 15(4).
https://doi.org/10.3390/polym15041004
Castro, H., Romero, B., Vásquez, C., & Arriola, G. (2020). Influencia de la cáscara y fibra de
coco en mezclas asfálticas en caliente. Revista Ingeniería: Ciencia, Tecnología e
Innovación, 7(2), 176-190. https://doi.org/10.26495/icti.v7i2.1506
Guo, Y., Tataranni, P., & Sangiorgi, C. (2023). The use of fibres in asphalt mixtures: A state
of the art review. Construction and Building Materials, 390.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131754
Hui, Y., Men, G., Xiao, P., Tang, Q., Han, F., Kang, A., & Wu, Z. (2022). Recent advances in
basalt fiber reinforced asphalt mixture for pavement applications. Materials, 15(19).
https://doi.org/10.3390/ma15196826
Jia, H., Chen, H., Sheng, Y., Meng, J., Cui, S., Kim, Y. R., Huang, S., & Qin, H. (2022).
Effect of laboratory aging on the stiffness and fatigue cracking of asphalt mixture
containing bamboo fiber. Journal of Cleaner Production, 333.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130120
Jia, H., Gao, X., Zhang, Y., Meng, X., Huang, X., Wang, K., Chen, L., Hu, P., & Sheng, Y.
(2026). A State of the art review on the use of natural fibers in asphalt mixtures.
Materials, 19(4). https://doi.org/10.3390/ma19040756
Kou, C., Xu, S., Sun, J., Wang, D., Chen, Z., & Kang, A. (2025). Pavement performance and
mechanism of asphalt mixtures reinforced with different diameters of basalt fibers for
the surface layer. Coatings, 15(10). https://doi.org/10.3390/coatings15101153
Li, H., Liu, S., Yang, F., He, S., Jing, H., Zou, X., Li, Z., & Sheng, Y. (2024). Review of
utilization of bamboo fiber in asphalt modification: Insights into preparation,
performance, reinforcement, and challenges. Journal of Cleaner Production, 468.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143010
Manayay et al.
154
Li, J., Yang, L., He, L., Guo, R., Li, X., Chen, Y., Muhammad, Y., & Liu, Y. (2023). Research
progresses of fibers in asphalt and cement materials: A review. Journal of Road
Engineering, 3(1), 35-70. https://doi.org/10.1016/j.jreng.2022.09.002
Milad, A., Babalghaith, A., Al-Sabaeei, A., Dulaimi, A., Ali, A., Reddy, S., Bilema, M., &
Yusoff, N. (2022). A comparative review of hot and warm mix asphalt technologies
from environmental and economic perspectives: Towards a sustainable asphalt
pavement. International Journal of Environmental Research and Public Health,
19(22). https://doi.org/10.3390/ijerph192214863
Naveed, M., Raza, M., & Mehmood, R. (2022). Performance analyses of conventional hot mix
asphalt with waste additives. Case Studies in Construction Materials, 16.
https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00850
Shahnewaz, S., Masri, K., Ahmad, N., Putra, R., Siew, C., Giannakopoulou, P., Rogkala, A.,
Lampropoulou, P., & Petrounias, P. (2023). Porous asphalt mixtures enriched with
bamboo fibers as a new approach for future sustainable construction. Construction
and Building Materials, 407. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133456
Wu, J., Zhao, Z., Jiang, C., Yang, Y., Sun, Z., Yuang, J., & Xiao, F. (2024). Recent
development and application of natural fiber in asphalt pavement. Journal of Cleaner
Production, 449. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141832
Xia, C., Xu, M., Li, Q., Liu, K., & Jiang, K. (2024). Study on the freeze–thaw cycle durability
of bamboo fiber asphalt mixture. International Journal of Pavement Research and
Technology, 17(3), 535-548. https://doi.org/10.1007/s42947-022-00254-y
Xie, T., Ren, W., Chen, Y., Sheng, J., & Wang, L. (2023). Enhancing the performance of
asphalt mastic with natural fiber reinforcement: Basalt and bamboo fibers. Applied
Sciences, 13(13). https://doi.org/10.3390/app13137946
Yasir, M., Khattak, N., Khan, I., & Hoy, M. (2025). Performance evaluation of HDPE-
Bakelite Dual-Modified asphalt mixtures for sustainable pavements. Polymers,
17(22). https://doi.org/10.3390/polym17223065
Comportamiento físico y mecánico de mezclas asfálticas en caliente modificadas con fibras de bambú
155
Zhang, N., Wang, X., Sun, P., Zheng, N., & Sun, A. (2024). Performance of bamboo bark
fiber asphalt mortar modified with Surface-Grafted Nano-SiO2. Polymers, 16(19).
https://doi.org/10.3390/polym16192850
Zheng, X., Liu, Z., Fu, T., Easa, S., Liu, W., & Qiu, R. (2023). Performance enhancement of
asphalt mixtures enabled by bamboo fibers and acrylated epoxidized soybean oil.
ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 11(15), 5867-5875.
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c06764