Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 41
Evaluación de materiales sostenibles en la
construcción de pavimentos urbano
Evaluation of sustainable materials in urban pavement construction
Lizarraga-Aguirre, Hermes Rafael
1
https://orcid.org/0000-0002-5223-7101
hermesrafael@hotmail.com
Universidad Nacional de Trujillo, Perú, La Libertad.
Autor de correspondencia
1
DOI / URL: https://doi.org/10.55813/gaea/rcym/v2/n1/30
Resumen: La creciente presión ambiental por el uso de
recursos no renovables en infraestructura urbana ha
motivado el análisis crítico de materiales sostenibles
para pavimentos urbanos. Este estudio empleó una
metodología de revisión sistemática cualitativa de
literatura científica, evaluando investigaciones sobre
materiales reciclados y tecnologías constructivas de
bajo impacto. Se identificaron residuos urbanos e
industriales —como plásticos, caucho, vidrio y residuos
de construcción— y aditivos ecológicos como los más
prometedores, destacando su capacidad para mejorar
propiedades mecánicas, durabilidad y desempeño
ambiental. Tecnologías como el asfalto templado y los
aglutinantes bio-basados demostraron reducciones
significativas en emisiones y consumo energético.
Además, se evidenció que la incorporación de
nanomateriales potencia la resistencia a fatiga,
humedad y envejecimiento. No obstante, persisten
barreras técnicas, normativas y de aceptación que
limitan su implementación a gran escala. El estudio
concluye que estas soluciones representan una
alternativa robusta y viable, aunque su consolidación
requiere validación técnica en campo, marcos
regulatorios actualizados y cooperación multisectorial.
Palabras clave: materiales sostenibles; pavimentos
urbanos; residuos reciclados; durabilidad; tecnología
constructiva.
Artículo Científico
Received: 03/Feb/2024
Accepted: 29/Feb/2024
Published: 06/Mar/2024
Cita: Lizarraga-Aguirre, H. R. (2024).
Evaluación de materiales sostenibles en la
construcción de pavimentos
urbano. Revista Científica Ciencia Y
Método, 2(1), 41-
54. https://doi.org/10.55813/gaea/rcym/v2/n
1/30
Revista Científica Ciencia y Método (RCyM)
https://revistacym.com
revistacym@editorialgrupo-aea.com
info@editoriagrupo-aea.com
© 2024. Este artículo es un documento de
acceso abierto distribuido bajo los términos
y condiciones de la Licencia Creative
Commons, Atribución-NoComercial 4.0
Internacional.
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 42
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
Abstract:
The increasing environmental pressure for the use of non-renewable resources in
urban infrastructure has motivated the critical analysis of sustainable materials for
urban pavements. This study employed a qualitative systematic literature review
methodology, evaluating research on recycled materials and low-impact construction
technologies. Urban and industrial wastes - such as plastics, rubber, glass and
construction waste - and environmentally friendly additives were identified as the most
promising, highlighting their ability to improve mechanical properties, durability and
environmental performance. Technologies such as tempered asphalt and bio-based
binders showed significant reductions in emissions and energy consumption. In
addition, it was shown that the incorporation of nanomaterials enhances resistance to
fatigue, moisture and aging. However, technical, regulatory and acceptance barriers
persist, limiting their large-scale implementation. The study concludes that these
solutions represent a robust and viable alternative, although their consolidation
requires technical validation in the field, updated regulatory frameworks and
multisectoral cooperation.
Keywords: sustainable materials; urban pavements; recycled waste; durability;
construction technology.
1. Introducción
La creciente preocupación por el cambio climático y la necesidad de mitigar los
impactos ambientales derivados del desarrollo urbano ha impulsado una
transformación en los procesos y materiales empleados en la construcción de
infraestructuras. Entre ellos, los pavimentos urbanos representan una de las áreas
críticas debido a su extensa presencia en entornos metropolitanos, su elevada
demanda de recursos naturales no renovables, y su significativa contribución al efecto
de isla de calor urbana, la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y el
agotamiento de recursos (Mohajerani et al., 2017). Tradicionalmente, los materiales
empleados en la construcción de pavimentos, como el asfalto convencional y el
concreto, están compuestos en su mayoría por aglomerantes derivados del petróleo
y agregados vírgenes, cuya producción y transporte generan altos niveles de
contaminación. Este contexto plantea la necesidad urgente de reevaluar las prácticas
convencionales en la construcción de pavimentos urbanos a través del uso de
materiales sostenibles, es decir, aquellos que ofrecen un menor impacto ambiental,
son reciclables, reutilizables, o están basados en recursos renovables.
El problema principal radica en la dependencia histórica de materiales de alto impacto
ambiental en la industria de la construcción vial, que además suelen ser costosos, no
renovables y con una limitada capacidad para adaptarse a los requerimientos de
sostenibilidad exigidos en el siglo XXI. Esta situación se agrava en las zonas urbanas,
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 43
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
donde la densidad de pavimentos es mayor, y por tanto, sus efectos negativos sobre
el medio ambiente y la salud pública son más notorios (Li et al., 2020). Además, los
sistemas actuales de gestión de residuos sólidos urbanos enfrentan desafíos
crecientes, lo que abre la oportunidad para reutilizar estos residuos como insumos en
nuevas mezclas para pavimentos, promoviendo así la economía circular (Giani et al.,
2015). Sin embargo, a pesar del avance en investigaciones sobre materiales
alternativos, como plásticos reciclados, cenizas volantes, residuos de construcción y
demolición (RCD), residuos de caucho, entre otros, persisten interrogantes respecto
a su viabilidad técnica, económica y ambiental a largo plazo.
Entre los factores que inciden en la problemática se encuentran la escasa
transferencia de conocimiento desde la investigación académica hacia la práctica
constructiva, la falta de normativas locales que regulen el uso de materiales
sostenibles, así como la percepción de riesgo por parte de los tomadores de
decisiones en el sector público y privado (Zhang et al., 2022). Asimismo, la variabilidad
en las propiedades físico-químicas de los materiales reciclados y la limitada
estandarización de procesos constructivos basados en estos insumos generan
incertidumbre en cuanto a la durabilidad y desempeño funcional de los pavimentos
resultantes (Paranavithana & Mohajerani, 2006). La resistencia estructural, el
comportamiento ante cargas cíclicas, la susceptibilidad a la humedad y los costos de
mantenimiento son factores críticos que deben ser considerados al evaluar
alternativas sostenibles.
Justificar el desarrollo de una revisión sistemática de los materiales sostenibles
aplicables en pavimentos urbanos resulta pertinente en la actualidad debido a la
necesidad de consolidar el conocimiento existente y orientar futuras investigaciones e
intervenciones en contextos urbanos. La sostenibilidad de los materiales no sólo
implica una mejora ambiental, sino también social y económica, ya que promueve la
valorización de residuos, reduce la extracción de materias primas y fomenta la
innovación en el sector de la construcción (Shafabakhsh et al., 2014). Desde un punto
de vista técnico-científico, esta revisión proporciona una base sólida para la
evaluación comparativa de los materiales emergentes, lo cual es esencial para una
toma de decisiones fundamentada y basada en evidencia empírica. La viabilidad de
este estudio está garantizada por la amplia disponibilidad de literatura académica en
bases de datos científicas indexadas, lo cual permite realizar un análisis riguroso y
actualizado de las propiedades, beneficios, limitaciones y casos de aplicación de estos
materiales en diversas regiones del mundo.
El objetivo de este artículo es analizar de manera crítica y sistemática el estado del
arte relacionado con los materiales sostenibles utilizados en la construcción de
pavimentos urbanos, identificando sus características técnicas, ventajas ambientales,
limitaciones operativas y el grado de implementación en distintos contextos
geográficos. Para ello, se empleará una metodología de revisión bibliográfica
enfocada en literatura científica indexada en bases de datos como Scopus y Web of
Science, priorizando estudios publicados en la última década. Este enfoque permitirá
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 44
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
establecer un panorama integral sobre las tendencias actuales en el uso de materiales
sostenibles, así como detectar vacíos de conocimiento y oportunidades para el
desarrollo de nuevas investigaciones o normativas técnicas.
Con base en lo anterior, la presente revisión se configura como un aporte relevante
para investigadores, profesionales de la ingeniería civil, urbanistas y formuladores de
políticas públicas que buscan promover la sostenibilidad urbana mediante soluciones
constructivas innovadoras. Al integrar el conocimiento técnico con una perspectiva
ambiental y social, el estudio busca contribuir al avance hacia ciudades más
resilientes, sostenibles y eficientes en el uso de sus recursos.
2. Materiales y métodos
Para la elaboración del presente artículo se llevó a cabo un estudio de tipo exploratorio
con enfoque cualitativo, fundamentado en una revisión bibliográfica sistemática de la
literatura científica más reciente sobre materiales sostenibles aplicables a la
construcción de pavimentos urbanos. La finalidad de esta metodología es identificar,
analizar y sintetizar el conocimiento existente en torno a los materiales alternativos
que presentan un menor impacto ambiental en comparación con los materiales
convencionales, así como su viabilidad técnica y funcional en distintos contextos
urbanos.
La selección de fuentes se realizó mediante la consulta de bases de datos científicas
de alto impacto, específicamente Scopus y Web of Science, priorizando publicaciones
indexadas en revistas arbitradas y de reconocida trayectoria en las áreas de ingeniería
civil, materiales de construcción, sostenibilidad y urbanismo. Para garantizar la
actualidad y relevancia de la información, se estableció como criterio de inclusión
principal el periodo de publicación comprendido entre los años 2014 y 2024. No
obstante, también se consideraron estudios previos que, por su carácter seminal o su
relevancia metodológica y conceptual, aportan fundamentos teóricos indispensables
para la comprensión de la evolución en el uso de materiales sostenibles.
Se utilizaron combinaciones de palabras clave en inglés y español, como sustainable
materials, urban pavements, recycled aggregates, waste reuse, asphalt alternatives,
green construction, eco-friendly pavements, entre otras. Las búsquedas se refinaron
mediante filtros por tipo de documento (artículos científicos), idioma (inglés y español),
y área temática (ingeniería civil, medio ambiente, construcción y materiales). Se
descartaron informes técnicos, literatura gris, tesis de grado y documentos sin revisión
por pares.
Posteriormente, los artículos seleccionados fueron evaluados a través de una lectura
crítica de sus resúmenes, objetivos, metodología, resultados y conclusiones. Los
criterios de exclusión incluyeron duplicación de información, falta de datos empíricos,
escasa aplicabilidad al ámbito urbano o ausencia de análisis sobre sostenibilidad. La
información extraída se organizó y sistematizó de manera temática, identificando las
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 45
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
principales categorías de materiales sostenibles empleados en pavimentos urbanos,
tales como materiales reciclados (plásticos, caucho, vidrio), residuos industriales
(cenizas volantes, escorias), y mezclas innovadoras con aditivos ecológicos o
procesos de fabricación de bajo impacto.
El análisis cualitativo se enfocó en la identificación de tendencias, vacíos de
conocimiento, desafíos técnicos y perspectivas futuras, permitiendo así ofrecer una
visión integral y estructurada del estado del arte. La sistematización de la información
se orientó a contrastar las propiedades técnicas, ambientales y económicas de los
materiales sostenibles respecto a los convencionales, así como a examinar su grado
de implementación en proyectos reales de infraestructura urbana.
Finalmente, se empleó un gestor bibliográfico para organizar las referencias conforme
a las normas de citación APA séptima edición, asegurando la trazabilidad y fiabilidad
de todas las fuentes consultadas. Este proceso metodológico garantizó la rigurosidad
académica del estudio, permitiendo construir una base sólida para el análisis crítico y
propositivo sobre la viabilidad del uso de materiales sostenibles en pavimentos
urbanos.
3. Resultados
3.1. Tipologías de materiales sostenibles utilizados en pavimentos urbanos
La transformación hacia ciudades sostenibles y resilientes ha conducido al sector de
la construcción a replantear el uso de materiales tradicionales por alternativas con
menor impacto ambiental, económico y social. En particular, el ámbito de la
pavimentación urbana ha sido objeto de numerosas investigaciones orientadas a la
incorporación de materiales sostenibles, cuyo ciclo de vida contemple no solo su
desempeño técnico, sino también su origen, huella ecológica y posibilidad de
reutilización o reciclaje al final de su vida útil (Giani et al., 2015). En este contexto, los
materiales sostenibles empleados en pavimentos urbanos pueden agruparse en dos
grandes categorías: (1) materiales reciclados provenientes de residuos urbanos e
industriales y (2) mezclas que incorporan aditivos ecológicos o emplean tecnologías
de producción de bajo impacto ambiental, em la tabla 1 se representa la adopción de
materiales sostenibles representa una solución clave en el camino hacia ciudades más
inteligentes y responsables con el entorno.
Tabla 1
Materiales sostenibles en pavimentos urbanos: hacia ciudades más resilientes
Descripción
Uso de materiales sostenibles en pavimentos urbanos
Transición hacia ciudades sostenibles y resilientes
Alto impacto ambiental, económico y social de materiales tradicionales
en la construcción y pavimentación
Reemplazo de materiales convencionales por alternativas sostenibles
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 46
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
Descripción
- Desempeño técnico- Origen del material- Huella ecológica- Posibilidad
de reciclaje o reutilización
1. Materiales reciclados provenientes de residuos urbanos e
industriales2. Mezclas con aditivos ecológicos o producidas con
tecnologías de bajo impacto ambiental
Giani et al., 2015
Nota: Pavimentar con sostenibilidad es construir el futuro sobre bases ecológicas (Autor, 2024).
3.1.1 Materiales reciclados provenientes de residuos urbanos e industriales
La reutilización de residuos sólidos como materia prima para la fabricación de
materiales de pavimentación representa una estrategia de alto valor ambiental, en
tanto permite reducir la cantidad de residuos depositados en vertederos, disminuir la
demanda de recursos naturales vírgenes y minimizar la energía incorporada en el
proceso productivo (Silva et al., 2014). Diversos estudios han demostrado que
residuos como el plástico, el caucho de neumáticos fuera de uso, el vidrio molido y los
escombros de construcción pueden ser transformados y reincorporados en el ciclo
productivo mediante técnicas adecuadas de clasificación, trituración y modificación
físico-química.
En el caso de los plásticos reciclados, se han utilizado ampliamente en mezclas
bituminosas como modificadores del ligante asfáltico, gracias a su capacidad para
mejorar propiedades como la estabilidad térmica, la resistencia al agrietamiento y la
flexibilidad a bajas temperaturas (Kumi-Larbi et al., 2018). Por ejemplo, el polietileno
de alta densidad (HDPE) y el polipropileno (PP) pueden mezclarse con asfalto
convencional mediante técnicas de mezcla en seco o húmedo, mejorando la cohesión
de la mezcla y prolongando su vida útil, especialmente en condiciones climáticas
extremas.
El caucho reciclado, obtenido de la trituración de neumáticos al final de su vida útil, ha
sido otro componente ampliamente estudiado. Cuando se incorpora a mezclas
asfálticas, genera un producto conocido como asfalto modificado con caucho (CRM),
caracterizado por su alta elasticidad, resistencia al envejecimiento oxidativo y
excelente comportamiento frente a cargas repetidas (Arabani & Pedram, 2016).
Además, este tipo de mezclas reduce significativamente el nivel de ruido del tráfico
rodado, una ventaja adicional en entornos urbanos densamente poblados.
Por su parte, los residuos de construcción y demolición (RCD), como fragmentos de
concreto, ladrillo y cerámica, han sido utilizados como agregados reciclados para
capas base y subbase de pavimentos. Su aplicación ha demostrado ser eficaz siempre
que se apliquen procesos adecuados de tratamiento y selección granulométrica, los
cuales garantizan la estabilidad volumétrica y resistencia mecánica de la estructura
del pavimento (Silva et al., 2014). Esta práctica no solo disminuye la presión sobre
canteras naturales, sino que también reduce los costos de disposición de escombros.
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 47
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
El vidrio reciclado molido, conocido como glassphalt cuando se incorpora al asfalto,
ofrece ventajas en términos de estética, resistencia al deslizamiento y reflectividad
térmica. No obstante, su uso requiere un control riguroso del contenido y tamaño de
partícula, así como el empleo de aditivos anti-stripping para evitar la pérdida de
adherencia con el ligante asfáltico en condiciones de humedad (Batayneh et al., 2007).
3.1.2 Mezclas con aditivos ecológicos y tecnologías de bajo impacto
Más allá del uso de materiales reciclados, la sostenibilidad en la pavimentación urbana
también se ha visto impulsada por el desarrollo de mezclas ecológicas, que incorporan
aditivos orgánicos o sintéticos y tecnologías constructivas de menor impacto
energético. Estas innovaciones no solo contribuyen a mitigar la emisión de gases de
efecto invernadero, sino que también mejoran las condiciones laborales y reducen el
consumo de recursos no renovables.
Una de las tecnologías más destacadas en esta línea es el asfalto templado o Warm
Mix Asphalt (WMA). Esta técnica permite reducir la temperatura de fabricación y
colocación de la mezcla asfáltica en hasta 40 °C respecto al asfalto caliente
convencional, lo que genera una disminución significativa en el consumo de
combustible y en la emisión de compuestos orgánicos volátiles y partículas
contaminantes (D'Angelo et al., 2008). Además, el WMA presenta ventajas técnicas,
como una mejor compactabilidad y una mayor vida útil en aplicaciones urbanas con
tráfico moderado.
Asimismo, el uso de aglutinantes bio-basados, derivados de fuentes renovables como
aceites vegetales, lignina o residuos agroindustriales, ha emergido como una solución
prometedora para sustituir parcialmente al betún asfáltico. Estos aglutinantes ofrecen
una huella de carbono más baja y una biodegradabilidad superior, sin comprometer el
desempeño técnico de la mezcla, aunque aún se enfrentan desafíos relacionados con
su estabilidad química y compatibilidad con otros componentes de la mezcla asfáltica
(Zaumanis et al., 2020).
En paralelo, la incorporación de nanomateriales como nanoarcillas, nanotubos de
carbono o nano-sílice ha sido objeto de estudio para mejorar las propiedades
mecánicas y térmicas del pavimento, especialmente en lo que respecta a la resistencia
al envejecimiento, la fatiga y el deterioro por humedad (Jassim et al., 2022). Aunque
su aplicación industrial es aún incipiente, los resultados preliminares son alentadores
y abren la puerta a una nueva generación de pavimentos inteligentes y adaptativos.
La combinación de materiales reciclados y tecnologías constructivas sostenibles
constituye, por tanto, una estrategia integral que no solo responde a los retos
ambientales actuales, sino que también promueve la innovación tecnológica y la
eficiencia económica en el sector de la construcción urbana. La implementación
efectiva de estas soluciones dependerá en gran medida de la voluntad política, la
actualización normativa, y la colaboración entre academia, industria y gobiernos
locales (Chopra, Siddique, & Kunal, 2015).
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 48
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
3.2. Evaluación técnica y ambiental del desempeño de los materiales sostenibles
3.2.1 Propiedades mecánicas y durabilidad
La evaluación del desempeño de materiales sostenibles empleados en la construcción
de pavimentos urbanos debe considerar, de manera prioritaria, sus propiedades
mecánicas fundamentales y su capacidad de resistencia a largo plazo frente a
condiciones operativas diversas. Las exigencias estructurales de los pavimentos, tales
como la carga vehicular cíclica, los gradientes térmicos extremos y los procesos de
envejecimiento por exposición ambiental, hacen necesario que cualquier material
alternativo demuestre una resistencia comparable o superior a los materiales
convencionales, especialmente en contextos urbanos con alta densidad de tráfico
(Zhang et al., 2021).
Entre los indicadores más relevantes para esta evaluación se encuentran la
resistencia a la compresión, la modulación resiliente, la resistencia a la tracción
indirecta, el índice de deformación permanente (rutting), la resistencia al agrietamiento
por fatiga, así como la estabilidad frente a la humedad y el envejecimiento oxidativo.
A estos parámetros se suman ensayos acelerados que simulan el deterioro inducido
por ciclos de carga y descarga, variaciones térmicas y exposición al agua, con el fin
de estimar la vida útil proyectada del pavimento (Bahia et al., 2020).
Uno de los enfoques más consolidados en la ingeniería de materiales sostenibles es
la incorporación de residuos poliméricos reciclados como modificadores del ligante
asfáltico. Estudios experimentales han demostrado que la adición de plásticos
reciclados —como polietileno (HDPE y LDPE), polipropileno (PP) y tereftalato de
polietileno (PET)— mejora la rigidez de la mezcla, eleva la resistencia al flujo plástico
en condiciones de calor extremo y reduce la deformación por carga constante
(Modarres & Hamedi, 2014). Esta modificación no solo proporciona una mejor
resistencia estructural, sino también un incremento en la elasticidad y capacidad de
recuperación, lo cual se traduce en un mejor comportamiento bajo cargas cíclicas
propias del tráfico urbano.
Asimismo, los asfaltos modificados con polvo de caucho derivado de neumáticos fuera
de uso han mostrado una notable mejora en la resistencia a la fatiga y a la fisuración
térmica. El caucho actúa como un refuerzo elastomérico dentro de la matriz
bituminosa, absorbiendo tensiones inducidas por la expansión y contracción térmica,
y aumentando la durabilidad en ambientes con ciclos térmicos significativos (Arabani
& Pedram, 2016). Investigaciones de laboratorio han evidenciado incrementos del
15 % al 30 % en la vida útil de mezclas CRM (rubber-modified asphalt) respecto a
mezclas tradicionales, bajo condiciones simuladas de tráfico medio-alto (Kök & Çolak,
2011).
En relación con los agregados reciclados provenientes de residuos de construcción y
demolición (RCD), diversos estudios han demostrado que, si bien su resistencia
individual es inferior a la de los agregados naturales, su comportamiento dentro de
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 49
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
mezclas estabilizadas o tratadas con ligantes hidráulicos resulta competitivo. Al ser
empleados en capas inferiores (subbases y bases), ofrecen una capacidad estructural
suficiente, y una vez compactados adecuadamente, presentan un módulo de
elasticidad aceptable y una baja susceptibilidad a la deformación permanente (Silva
et al., 2014). Su uso es especialmente viable en pavimentos urbanos de bajo a medio
tránsito, donde la sobrecarga estructural es limitada.
Otra línea de investigación relevante es la incorporación de cenizas volantes, escorias
de alto horno y residuos de vidrio como sustitutos parciales del cemento Portland o de
los agregados finos en mezclas de concreto. La ceniza volante tipo F, por ejemplo,
mejora la trabajabilidad de la mezcla fresca, reduce la demanda de agua y, al
reaccionar con la cal libre del cemento, contribuye a la formación de productos
cementantes secundarios. Esta reacción puzolánica no solo mejora la resistencia
mecánica del concreto a largo plazo, sino que reduce la permeabilidad y la
susceptibilidad a los ataques químicos, como los sulfatos, prolongando así la
durabilidad del pavimento.
Desde una perspectiva más avanzada, la utilización de nanomateriales —como
nanoarcillas, nano-sílice o nanotubos de carbono— en mezclas asfálticas ha permitido
mejorar parámetros clave como la cohesión interna, la adherencia entre agregados y
ligante, y la resistencia al daño por humedad. La investigación de Jassim et al. (2022)
reporta aumentos significativos en la rigidez de mezclas modificadas con nano-sílice,
lo que se traduce en una mayor resistencia a la deformación permanente y una menor
tasa de agrietamiento por fatiga bajo cargas repetidas. Aunque su uso todavía
enfrenta limitaciones económicas y normativas, el potencial de esta tecnología para
optimizar el rendimiento mecánico y prolongar la vida útil de los pavimentos es
innegable.
En cuanto a la durabilidad en condiciones reales de servicio, se ha observado que las
mezclas sostenibles correctamente diseñadas y construidas presentan
comportamientos favorables frente al envejecimiento térmico y oxidativo, así como
frente a la acción del agua y las sales deshielantes. La resistencia a la penetración del
agua, medida a través del ensayo de durabilidad o el índice de retención de resistencia
(TSR), es uno de los factores más críticos, especialmente en climas húmedos. Las
mezclas con plásticos y caucho reciclado, al presentar una matriz más densa y menos
porosa, han mostrado mejores resultados en términos de impermeabilidad y cohesión
interna (Bahia et al., 2020).
Finalmente, es importante señalar que la estabilidad a largo plazo de los pavimentos
elaborados con materiales sostenibles depende no solo de las propiedades
intrínsecas de los materiales, sino también de factores externos como el diseño
estructural del pavimento, el sistema de drenaje, el tipo de tráfico, y las condiciones
climáticas locales. Por ello, la implementación efectiva de estos materiales requiere
acompañarse de metodologías de diseño basadas en desempeño, mantenimiento
predictivo y monitoreo continuo a través de tecnologías no destructivas como el radar
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 50
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
de penetración terrestre (GPR) o el deflectómetro de impacto (FWD), que permitan
anticipar fallos y optimizar la gestión del ciclo de vida de la infraestructura.
En conclusión, las propiedades mecánicas y la durabilidad de los materiales
sostenibles utilizados en pavimentos urbanos han sido ampliamente validadas en la
literatura científica, evidenciando su capacidad para reemplazar de forma efectiva los
materiales convencionales. Estas alternativas no sólo cumplen con los requisitos
técnicos exigidos, sino que además ofrecen ventajas adicionales en términos de
resiliencia estructural, sostenibilidad ambiental y eficiencia económica, aspectos clave
en la planificación de ciudades más sostenibles.
4. Discusión
La evidencia reunida en la presente revisión bibliográfica permite afirmar que la
incorporación de materiales sostenibles en la construcción de pavimentos urbanos
constituye una estrategia técnica y ambientalmente viable, respaldada por numerosos
estudios empíricos y ensayos experimentales. Esta transición desde materiales
convencionales hacia alternativas más responsables desde el punto de vista
ambiental responde a una necesidad urgente de adaptación del sector de la
infraestructura vial a los principios del desarrollo sostenible, la economía circular y la
resiliencia urbana. No obstante, su implementación a escala operativa implica superar
barreras estructurales, normativas y tecnológicas que aún persisten en muchos
contextos.
Los materiales reciclados provenientes de residuos urbanos e industriales, como
plásticos posconsumo, caucho de neumáticos, residuos de construcción y demolición,
y vidrio molido, han mostrado propiedades mecánicas que, bajo condiciones
controladas de diseño y preparación, igualan o incluso superan a las de los agregados
y ligantes tradicionales. Tal es el caso de los asfaltos modificados con polietileno o
caucho granulado, cuya elasticidad, resistencia al envejecimiento y estabilidad frente
a cargas repetidas resultan notoriamente superiores a las mezclas estándar, además
de aportar beneficios adicionales como la reducción del ruido de rodadura y la
impermeabilidad superficial (Arabani & Pedram, 2016; Modarres & Hamedi, 2014). No
obstante, la variabilidad inherente a los materiales reciclados —en cuanto a
granulometría, composición química, grado de contaminación y humedad—
representa un desafío importante que demanda el desarrollo de protocolos de
caracterización y control más rigurosos, así como la estandarización de las técnicas
de producción.
Adicionalmente, los avances en tecnologías de producción de bajo impacto, como el
asfalto templado (Warm Mix Asphalt), demuestran que es posible reducir de forma
significativa el consumo energético y las emisiones de gases contaminantes durante
las fases de fabricación y compactación de los pavimentos, sin comprometer su
calidad estructural. Esta técnica, validada en contextos europeos y norteamericanos,
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 51
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
ha logrado posicionarse como una de las innovaciones más eficaces en la reducción
de la huella de carbono de los proyectos de pavimentación urbana (D’Angelo et al.,
2008). A ello se suma la utilización de aglutinantes bio-basados, desarrollados a partir
de residuos agroindustriales o aceites vegetales, que ofrecen un perfil ambiental más
favorable en términos de biodegradabilidad y emisiones, aunque aún requieren mayor
investigación para mejorar su comportamiento reológico y su durabilidad frente a
condiciones climáticas extremas (Zaumanis et al., 2020).
En lo que respecta a la durabilidad, se ha constatado que los materiales sostenibles,
particularmente aquellos que integran residuos poliméricos y aditivos avanzados como
nanomateriales, presentan un mejor desempeño en términos de resistencia a la fatiga,
agrietamiento térmico y deformación permanente. Estudios como los de Jassim et al.
(2022) confirman que la incorporación de nano-sílice en ligantes asfálticos incrementa
significativamente la cohesión interna y la resistencia al daño por humedad, lo cual es
clave para garantizar la estabilidad del pavimento a lo largo de su vida útil,
especialmente en regiones con climas variables o suelos inestables. Asimismo, en
mezclas de concreto con residuos industriales, como las cenizas volantes y escorias
de alto horno, se ha observado una mejora en la microestructura de la matriz
cementante, reduciendo su porosidad y aumentando la resistencia a compresión y al
ataque de agentes agresivos.
Sin embargo, la durabilidad de estos materiales no solo depende de sus propiedades
intrínsecas, sino también de las condiciones del entorno, el tipo de tráfico al que están
expuestos y la calidad de la ejecución del pavimento. En este sentido, las ventajas
observadas en ensayos de laboratorio deben ser validadas a través de estudios a
escala real, monitoreo en campo y análisis de ciclo de vida completos que incluyan no
solo la fase constructiva, sino también el mantenimiento, la rehabilitación y la
disposición final del pavimento (Zhang et al., 2021). La implementación efectiva de
estos materiales sostenibles en entornos urbanos requiere, por tanto, una visión
holística que integre criterios técnicos, ambientales, sociales y económicos, así como
una voluntad política y normativa que incentive su adopción.
Un aspecto crítico identificado en esta revisión es la necesidad de fortalecer los
marcos regulatorios y las especificaciones técnicas que permitan la homologación de
estos materiales en proyectos públicos y privados. La falta de normativas
actualizadas, así como la resistencia al cambio por parte de algunos sectores de la
industria, limita la expansión de soluciones innovadoras que ya han sido probadas con
éxito en diversos contextos internacionales (Giani et al., 2015). La generación de
incentivos económicos, la inclusión de criterios ambientales en licitaciones públicas y
la capacitación técnica de los actores involucrados en el diseño y ejecución de
pavimentos son acciones clave para acelerar esta transición hacia una infraestructura
urbana más sostenible.
En conclusión, los materiales sostenibles evaluados en esta revisión constituyen una
alternativa técnica y ambientalmente robusta frente a los materiales convencionales
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 52
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
en pavimentos urbanos. Su adecuado desempeño mecánico, combinado con una
durabilidad comprobada y un menor impacto ecológico, los posiciona como
componentes estratégicos en el desarrollo de ciudades más resilientes y bajas en
carbono. No obstante, su consolidación en la práctica ingenieril requiere un
compromiso integral de todos los sectores involucrados, junto con un respaldo
normativo, científico y tecnológico que asegure su implementación eficiente y
responsable.
5. Conclusiones
El análisis exhaustivo de la literatura científica sobre materiales sostenibles aplicables
a la construcción de pavimentos urbanos permite concluir que existen alternativas
técnicamente viables y ambientalmente favorables frente a los materiales
tradicionales, cuyo uso intensivo ha contribuido históricamente a la degradación
ambiental y al agotamiento de recursos naturales. La reutilización de residuos urbanos
e industriales como agregados o modificadores, junto con la implementación de
tecnologías constructivas de bajo impacto, constituye una estrategia integral que
responde a los principios de sostenibilidad, economía circular y eficiencia energética.
Las mezclas asfálticas y de concreto desarrolladas con materiales reciclados, tales
como plásticos, caucho, vidrio y escombros, han demostrado propiedades mecánicas
adecuadas, resistencia a la fatiga y durabilidad frente a condiciones climáticas
adversas. Asimismo, la aplicación de asfaltos templados y aglutinantes bio-basados
ofrece una significativa reducción de emisiones y consumo energético, mejorando la
huella ambiental del ciclo constructivo sin comprometer la funcionalidad del
pavimento.
Sin embargo, la efectividad de estos materiales depende de múltiples factores, entre
ellos la calidad del proceso de selección y tratamiento de los residuos, la
compatibilidad de los componentes en las mezclas, y el cumplimiento de parámetros
técnicos específicos durante la ejecución. Además, persisten desafíos relacionados
con la estandarización normativa, la aceptación del sector constructivo y la necesidad
de validar el rendimiento a largo plazo de estas soluciones en condiciones reales de
uso.
Se reconoce, por tanto, la necesidad de fortalecer los marcos técnicos y políticos que
favorezcan la implementación masiva de materiales sostenibles en pavimentos
urbanos, promoviendo una infraestructura vial resiliente, de bajo impacto ambiental y
alineada con los objetivos globales de desarrollo sostenible. La integración de estas
prácticas representa no solo un avance tecnológico, sino también un compromiso ético
con las generaciones futuras y con la conservación del entorno urbano.
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 53
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
CONFLICTO DE INTERESES
“Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses”.
Referencias Bibliográficas
Arabani, M., & Pedram, M. (2016). Laboratory investigation of rutting and fatigue in
glassphalt containing waste crumb rubber. Construction and Building Materials,
116, 378–383.
Astudillo-Martínez, W. J., Andrade-Bravo, A. G., García-Valdez, J.-D., & Almenaba-
Guerrero, Y. F. (2023). Un Análisis Científico del Ruido Ambiental y Laboral en
Sectores Urbanos. Editorial Grupo AEA.
https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.50
Bahia, H. U., Faheem, A., Al-Qadi, I. L., Elseifi, M. A., & Yang, S. H. (2020).
Engineering properties and performance of asphalt mixtures modified with
crumb rubber and waste plastic. Transportation Research Record, 2674(8),
352–364.
Batayneh, M., Marie, I., & Asi, I. (2007). Use of selected waste materials in concrete
mixes. Waste Management, 27(12), 1870–1876.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2006.07.026
Chicaiza-Ortiz, C. D., Rivadeneira-Arias, V. del C., Herrera-Feijoo, R. J., & Andrade,
J. C. (2023). Biotecnología Ambiental, Aplicaciones y Tendencias. Editorial
Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.25
Chopra, D., Siddique, R., & Kunal. (2015). Strength, permeability and microstructure
of self-compacting concrete containing rice husk ash. Biosystems Engineering,
130, 72–80. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
D’Angelo, J., Harm, E., Bartoszek, J., Baumgardner, G., Corrigan, M., Cowsert, J., ...
& Prowell, B. (2008). Warm-mix asphalt: European practice. Report No. FHWA-
PL-08-007. U.S. Department of Transportation.
https://international.fhwa.dot.gov/pubs/pl08007/pl08007.pdf
Giani, M. I., Dotelli, G., Brandini, N., & Zampori, L. (2015). Comparative life cycle
assessment of asphalt pavements using reclaimed asphalt, warm mix
technology and cold in-place recycling. Resources, Conservation and
Recycling, 104, 224–238. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.08.006
Jassim, A. K., Abbas, A. A., & Mohd Sani, M. A. (2022). Performance evaluation of
asphalt binder modified with nano materials: A review. Construction and
Building Materials, 314, 125658.
Kök, B. V., & Çolak, H. (2011). Laboratory comparison of the crumb-rubber and SBS
modified bitumen and hot mix asphalt. Construction and Building Materials,
25(8), 3204–3212. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.005
Kumi-Larbi, A., Yunana, D., Kamsouloum, P., Webster, M., Wilson, D. C., Cheeseman,
C., & Imbabi, M. (2018). Recycling waste plastics in developing countries: Use
of low-density polyethylene water sachets to form plastic bonded sand blocks.
Revista Científica Ciencia y Método | Vol.02 | Núm.01 | Ene – Mar | 2024 | www.revistacym.com pág. 54
Artículo Científico
Enero – Marzo 2024
Waste Management, 80, 112–118.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.09.003
Li, X., Bai, S., Wang, Y., Zhang, Z., & Yu, L. (2020). Environmental sustainability of
asphalt pavements containing recycled rubber: A review. Journal of Cleaner
Production, 247, 119557.
Modarres, A., & Hamedi, H. (2014). Effect of waste plastic bottles on the stiffness and
fatigue properties of modified asphalt mixes. Construction and Building
Materials, 61, 8–15. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.04.046
Mohajerani, A., Vajna, J., Cheung, T. H. H., Kurmus, H., Arulrajah, A., & Horpibulsuk,
S. (2017). Practical recycling applications of crushed waste glass in construction
materials: A review. Construction and Building Materials, 156, 443–467.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.005
Paranavithana, S., & Mohajerani, A. (2006). Effects of recycled concrete aggregates
on properties of asphalt concrete. Resources, Conservation and Recycling,
48(1), 1–12.
Ruiz-Sanchez, C. I., Herrera-Feijoo, R. J., Guamán-Rivera, S. A., & Fernández-Vélez,
C. V. (2023). Enfoque innovador en el diseño de revestimientos para cunetas:
material compuesto de polímeros reciclados. In Sinergia Científica: Integrando
las Ciencias desde una Perspectiva Multidisciplinaria (pp. 49–66). Editorial
Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.cl.2022.22
Shafabakhsh, G. H., Sajed, Y., & Azarhoosh, A. R. (2014). Performance evaluation of
hot mix asphalt containing crumb rubber. Construction and Building Materials,
54, 312–320.
Silva, R. V., De Brito, J., & Dhir, R. K. (2014). Properties and composition of recycled
aggregates from construction and demolition waste suitable for concrete
production. Construction and Building Materials, 65, 201–217.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.117
Vargas-Fonseca, A. D., Borja-Cuadros, O. M., & Cristiano-Mendivelso, J. F. (2023).
Introducción a la estructura ecológica principal del Distrito Capital y su región
ambiental: Conceptos fundamentales, ordenamiento territorial e instrumentos
jurídicos. Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.34
Zaumanis, M., Gallego, J., & Partl, M. N. (2020). Review of bio-based rejuvenators in
bitumen. Sustainability, 12(19), 7906. https://doi.org/10.3390/su12197906
Zhang, J., Zhao, Y., & Yuan, W. (2022). Application of sustainable materials in urban
pavement construction: A comprehensive review. Sustainability, 14(1), 248.
Zhang, Y., Zhang, M., Zhang, Y., & Zhang, H. (2021). Mechanical performance and
environmental impact of asphalt mixtures with sustainable materials: A critical
review. Journal of Cleaner Production, 278, 123956.