Artículo de investigación científica  
Uso de la técnica electroanalítica SEM  
para la caracterización de mezclas  
asfálticas tibias y semitibias. Estudio de  
caso de la MAPIA  
Cómo citar: J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves “Uso de  
la técnica electroanalítica SEM para la caracterización  
de mezclas asfálticas tibias y semitibias. Estudio de caso  
de la MAPIA”. Inventum, vol. 18 n.º 35, pp. 97-108, julio  
- diciembre 2023 doi: 10.26620/uniminuto.inventum.  
18.35.2023.97-108  
Editorial: Corporación Universitaria Minuto  
de Dios – UNIMINUTO.  
Use of the sem electroanalytical  
technique for the characterization of  
warm and semi-warm asphalt mixtures.  
MAPIA case study  
ISSN: 1909-2520  
eISSN: 2590-8219  
Fecha de recibido: 01 de junio de 2023  
Fecha de aprobado: 01 de julio de 2023  
Fecha de publicación: 15 de julio de 2023  
Conflicto de intereses: los autores han declarado que  
no existen intereses en competencia.  
Uso da técnica sem eletroanalítica para  
caracterização de misturas asfálicas  
quentes e semi-quentes. estudo de caso  
MAPIA  
Resumen:  
Con el análisis del uso del asfalto natural MAPIA (material pétreo  
impregnado de asfalto) en mezclas asfálticas en estado tibio (WMA) y semi-  
tibio (HWMA) se estudia la posibilidad de prolongar el ciclo de vida (LCA)  
en el uso cotidiano. En el estudio se empleó la técnica de caracterización  
SEM (Scanning electronic Microscopy) la cual arrojo compuestos como  
la Albite (0,06%), el MgO (0,04%) (Oxido de Magnesio), el SiO2 (0,18%)  
(Dióxido de Silicio) y un pequeño porcentaje de Ti (0,10%) (Titanio), los  
principales elementos encontrados en la muestra son el carbono (77,46%)  
y el oxígeno (14,26%). Se analizaron briquetas por el método Marshall  
a tres diferentes temperaturas: HMA (150°C), WMA (120°C) y HWMA  
(100°C) con un contenido de asfalto del 10%. En las briquetas te, las  
briquetas WMA la carga pico es de 5,3 kN para el flujo y carga 6,2 kN  
para la estabilidad, mientras que en la HMA la carga pico es de 4,5 kN  
para el flujo y carga 6kN para la estabilidad, con estos resultados, la  
temperatura óptima para realizar un futuro estudio de petrografía más  
detallado es la WMA basado en la respuesta similar ante las cargas, el  
considerar utilizar la MAPIA a menor temperatura podría representar un  
beneficio para el medio ambiente al producir menores emisiones y diseñar  
mezclas asfálticas que incluyan como variable de diseño la sostenibilidad  
ambiental en el LCA aportando al objetivo No. 9 del desarrollo sostenible  
(ODS). (Objetivos de desarrollo sostenible 2020).  
J. V. Acevedo-Pérez  
Ingeniero civil, ingeniero Topográfico, Especialista en  
diseño de vías urbanas, tránsito y transporte, Estu-  
diante de Maestría en ingeniería Civil Universidad  
Distrital Francisco José de Caldas, Docente Vincu-  
lación especial UDFJC.  
Email: jvacebvedop@udistrial.edu.co  
ORCID: https://orcid.org/0000- 0001-5337-3351  
M. F. Hurtado Morales  
Fundación Universitaria Agraria de Colombia.  
Email: hurtado.mikel@uniagraria.edu.co  
ORCID: https://orcid.org/0000-0002- 7588-9313.  
S. B. Cháves Pabón  
Facultad de Estudios a Distancia, Universidad Militar  
Nueva Granada, Programa de Ingeniería Civil. Kiló-  
metro 2 de la vía Cajicá-Zipaquirá, Cajicá, Cundi-  
namarca, Colombia.  
Email: saieth.chaves@unimilitar.edu.co  
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6950-9401  
Palabras claves: HWMA, LCA, SEM, Petrografía, MAPIA, WMA.  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
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Uso de la técnica electroanalítica SEM para la caracterización de mezclas asfálticas tibias y semitibias. Estudio de caso de la MAPIA  
J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
Abstract:  
With the analysis of the use of MAPIA natural asphalt (stone material  
impregnated with asphalt) in asphalt mixtures in warm (WMA) and semi-  
warm (HWMA) state, the aim is to study the possibility of prolonging the  
life cycle (LCA) in daily use (García, A., & Kikut Cruz, K., 2020). The SEM  
characterization technique (Scanning electronic Microscopy) was used,  
which yielded compounds such as Albite (0.06%), MgO (0.04%) (Magnesium  
Oxide), SiO2 (0.18%) (Silicon Dioxide) and a small percentage of Ti (0.10%)  
(Titanium), the main elements found in the sample are carbon (77.46%)  
and oxygen (14.26%). Briquettes were analyzed by the Marshall method  
at three different temperatures: HMA (150°C), WMA (120°C) and HWMA  
(100°C) with an asphalt content of 10%. A minimal difference was found  
between the WMAand HMAbriquettes, in the WMAthe peak load is 5.3 mm  
for the flow and 6.2 kN for the stability, while in the HMA the peak load is  
4.5 mm for the flow and 6 kN for the stability, with these results, the most  
optimal temperature to carry out a future more detailed petrography  
study is the WMA based on the similar response to the Considering the use  
of MAPIA at a lower temperature would be beneficial for the environment  
by producing lower emissions and designing asphalt mixtures that include  
environmental sustainability as a design variable in the LCA, contributing  
to Sustainable Development Goal No. 9 (SDG). (Sustainable Development  
Goals 2020).  
Keywords: HWMA, LCA, Petrography, SEM, MAPIA, WMA.  
Resumo:  
Com a análise do uso do asfalto natural MAPIA (material pedreiro  
impregnado com asfalto) em misturas asfálticas em estado quente  
(WMA) e semi-quente (HWMA), o objetivo é estudar a possibilidade  
de prolongamento do ciclo de vida (ACV) no uso diário (García, A., &  
Kikut Cruz, K., 2020). Utilizou-se a técnica de caracterização por MEV  
(Microscopia Eletrônica de Varredura), que resultou em compostos como  
Albita (0,06%), MgO (0,04%) (Óxido de Magnésio), SiO2 (0,18%) (Dióxido de  
Silício) e uma pequena porcentagem de Ti (0,10%) (Titânio), os principais  
elementos encontrados na amostra são carbono (77,46%) e oxigênio  
(14,26%). Os briquetes foram analisados pelo método de Marshall em três  
diferentes temperaturas: HMA (150°C), WMA (120°C) e HWMA (100°C)  
com teor de asfalto de 10%. Foi encontrada uma diferença mínima entre  
os briquetes WMA e HMA, na WMA a carga de pico é de 5,3 mm para o  
fluxo e 6,2 kN para a estabilidade, enquanto no HMA a carga de pico é  
de 4,5 mm para o fluxo e 6 kN para a estabilidade, com estes resultados,  
a temperatura ideal para realizar um futuro estudo mais detalhado da  
petrografia é a WMA baseada na resposta semelhante à Considerar o uso  
do MAPIA em uma temperatura mais baixa seria benéfico para o meio  
ambiente, produzindo menores emissões e projetando misturas asfálticas  
que incluem a sustentabilidade ambiental como variável de projeto na  
ACV, contribuindo para o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável nº 9  
(ODS). (Objetivos de Desenvolvimento Sustentável 2020).  
Palavras-chave: HWMA, LCA, SEM, Petrografia, MAPIA, WMA.  
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J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
tránsito y demás factores [9]. Por consiguiente, se busca  
I. INTRODUCCIÓN  
poner en práctica el uso de otros materiales como la  
MAPIA, provenientes de fuentes naturales que disminuyan  
las inversiones con similar comportamiento al de las  
mezclas asfálticas convencionales [8].  
La pavimentación de vías en zonas urbanas y rurales es  
un indicador del desarrollo social y económico de las  
regiones. Sin embargo, su construcción exige una cuida-  
dosa optimización en la selección de materiales, consi-  
derando factores como costos, durabilidad, disponibilidad  
y sostenibilidad ambiental. [1]  
Esta investigación se adentrará en los resultados cuan-  
titativos y cualitativos alcanzados a través de la técnica  
SEM, proporcionando imágenes que permiten un análisis  
en profundidad de la estructura y la composición química  
aproximada de este material. Asimismo, para una siguiente  
etapa del proyecto realizaran ensayos de petrografía que  
incluyen una serie de análisis microscópico, químicos y  
físicos para determinar parámetros fundamentales en  
cualquier material de construcción, como la durabilidad,  
calidad, y el diagnóstico de posibles lesiones o daños [3].  
En la elección de materiales se debe tener en cuenta  
la disponibilidad, en la zona del proyecto yadecuadas  
propiedades geomecánicas que aseguren una vida útil  
acorde al periodo de diseño estructural, con un costo  
de mantenimiento razonable; empleando en el proceso  
de construcción tecnologías limpias de bajo impacto  
ambiental; los asfaltos naturales, incluida la MAPIA,  
cumplen estas condiciones. [1]  
Las propiedades físicas y mecánicas de la MAPIA, some-  
tiéndola a diferentes temperaturas, encontrando cómo  
su comportamiento varía en función de la temperatura de  
fabricación de briquetas con muestras del material. Para  
ello, se empleó el ensayo Marshall, según INV E-748-13,  
con mezclas asfálticas calientes, tibias y semitibias, pro-  
porcionando los primeros resultados que fueron la base  
para el análisis petrográfico detallado.  
Dentro de las asfaltitas, la gilsonita es quizás la más  
estudiada en pavimentos. Fue descubierto a principios  
de la década de 1860 y, en 1888, Samuel H. Gilson y  
un asociado establecieron la primera empresa para ex-  
traerlo y comercializarlo a escala comercial [10] [11]. Es  
un recurso fósil natural, similar al asfalto derivado del  
petróleo con un alto contenido de asfaltenos [12] [13].  
La gilsonita es conocida por su facilidad de uso, buena  
afinidad con el asfalto y bajo costo [14] [11] [15] [16].  
Las reservas mundiales de gilsonita son de alrededor de  
100 millones de toneladas y se encuentran en países como  
EE. UU., Canadá, Irán, Irak, Rusia, Venezuela, China,  
Australia, México y Filipinas [17] [18]. Según [19] [20], la  
rigidez de la gilsonita es unas 50 veces mayor que la del  
asfalto convencional a temperatura ambiente.  
En este sentido se pretende nalizar la MAPIA utilizando  
técnicas de microscopia SEM (Scanning electronic  
Microscopy) y ensayos petrográficos para comprender en  
profundidad la composición química, las características y  
las propiedades de superficie de la MAPIA, identificando  
los parámetros críticos y condiciones de comportamiento  
específicos que serán fundamentales en la formulación y  
diseño de mezclas WMA(120°C) y HWMA (100°C).  
En Colombia, se encuentran formaciones geológicas que  
contienen mantos de gravas y arenas impregnadas en  
algún momento de la historia terrestre con crudos de  
petróleo, que bajo presión intentaron emerger a la  
superficie, dejando tras de sí yacimientos de mezclas  
asfálticas naturales. Estas mezclas se considera valiosos  
materiales pétreos impregnados con asfalto [2].  
A. Asfalto natural  
Asfalto natural (asfaltita): Material presente en la na-  
turaleza, impregnado en areniscas, aluviones y calizas.  
Proviene de la refinación natural del petróleo, que a su  
vez contiene partículas que se evaporan al contacto con  
el aire debido a la migración del petróleo a la superficie  
por medio de rocas porosas y fisuras. [2]. Algunos betunes  
naturales son la parafina o cera de petróleo (cera sólida  
pero blanda, blanca o incolora, derivada del petróleo,  
compuesta de hidrocarburos saturados, y utilizada prin-  
cipalmente para producir velas, abrillantadores, cos-  
méticos y aislantes eléctricos), brea (tiene ciertos  
contenidos minerales) y asfaltitas como: (i) gilsonita o  
uintaita (material orgánico negro sólido, procedente de la  
solidificación del petróleo; residuo de carbono en el rango  
de 10 a 20% en peso) ; (ii) grahamita o antraxolita (similar  
Por otra parte, Colombia debería encaminar sus proyec-  
tos hacia el desarrollo de la infraestructura vial y, espe-  
cialmente, a mejorar la conectividad de la red principal  
con las vías secundarias y terciarias que corresponden al  
91% del territorio nacional, 22 %, equivalente a 45.137  
km a vías secundarias y el 69 % que son 142.284 km que  
corresponde a vías terciarias. En Colombia el 30,1% de  
los pavimentos son de tipo flexible, en los cuales su  
estructura sufre daños constantes y prematuros, debido  
a condiciones climáticas (temperatura y humedad), al  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
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Uso de la técnica electroanalítica SEM para la caracterización de mezclas asfálticas tibias y semitibias. Estudio de caso de la MAPIA  
J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
a la gilsonita, es una roca impregnada de betún, que es  
el resultado de cambios metamórficos en la gilsonita; se  
diferencia por su alto valor de carbono fijo, 35 a 55%, y un  
punto de fusión más alto); y iii) brea de mirada o manjak  
(similar a la gilsonita, pero tiene una gravedad específica  
y un porcentaje de carbono más altos: 20 a 30% [4].  
oro para obtener imágenes de su estructura, dando un  
enfoque químico para conocer los componentes que están  
presentes en la muestra.  
Para dar inicio con el análisis petrográfico se realizó un  
análisis de la MAPIA,según los ensayos realizados por el  
proveedor, mina la Milagrosa, se clasifica como MAPIA  
tipo 1B, que según las especificaciones el contenido de  
asfalto esta alrededor del 10%, partiendo de este valor  
de referencia se elaboraron dos briquetas para mezclas  
WMA, HWMA y HMA, falladas de forma diametral en el  
equipo TBTMWD-2, dependiendo de las temperaturas  
a las que se elaboraron cada una de las mezclas. Las  
briquetas restantes serán utilizadas en una siguiebte  
etapa para realizarles un análisis petrográfico completo  
que proporcione información específica para analizar  
si este tipo MAPIA puede ser implementada en vías con  
mayores volúmenes de tránsito.  
Las diferencias en la calidad de los NA dependen  
principalmente de sus fuentes de depósito (diferencias  
en las composiciones químicas y mineralógicas [5]. Si el  
NA llega a la superficie del suelo, formas manantiales  
bituminosos, y si permanece bajo tierra, gradualmente  
se solidificará y oxidará, formando una sustancia sólida y  
dura que es el asfalto mineral [6]  
B. SEM  
La microscopía electrónica de barrido (SEM) se funda-  
menta al emitir un barrido de haz de electrones sobre  
la muestra, que interaccionan con la misma produciendo  
diferentes tipos de señales recogidas por detectores.  
Finalmente, la información obtenida en los detectores  
es transformada para dar lugar a una imagen de alta  
definición, con una resolución de 0,4 a 20 nanómetros.  
Para terminar, se obtiene una imagen de alta resolución  
de la topografía de la superficie de la muestra. El SEM  
cuenta con un filamento que genera un haz de electrones  
que impactan con la muestra. El funcionamiento del  
SEM consiste en aplicar un voltaje entre una muestra  
conductora y filamentos, dando como resultado un  
electrón emisión del filamento a la muestra [7] Con esta  
información se puede obtener información superficial  
de forma y topografía, textura y composición (ATRIA  
Innovation, 2020).  
Por otra parte, el país debería encaminar sus proyectos  
hacia el desarrollo de la infraestructura vial y, especial-  
mente, a mejorar la conectividad de la red principal  
con las vías secundarias y terciarias que corresponden al  
91% del territorio nacional, 22 %, equivalente a 45.137  
km a vías secundarias y el 69 % que son 142.284 km que  
corresponde a vías terciarias. En Colombia el 30,1% de  
los pavimentos son de tipo flexible, en los cuales su  
estructura sufre daños constantes y prematuros, debido  
a condiciones climáticas (temperatura y humedad), al  
tránsito y demás factores [9]. Por consiguiente, se busca  
poner en práctica el uso de otros materiales como la  
MAPIA, provenientes de fuentes naturales que disminuyan  
las inversiones con similar comportamiento al de las  
mezclas asfálticas convencionales [8].  
II. MATERIALES Y MÉTODOS  
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN  
Se realizó la caracterización a nivel nanométrico con mi-  
croscopía SEM en una muestra de MAPIA, obtenida direc-  
tamente de la mina La Milagrosa (Norcasia, Caldas) [8].  
En Colombia dada la necesidad de buscar y encontrar  
materiales y medidas que reduzcan el impacto ambiental  
negativo se ve la favorabilidad de utilizar el asfalto natural  
como una alternativa para mejorar algunas propieda-  
des y comportamientos de las mezclas convencionales,  
aprovechando los yacimientos ya existentes [8].  
Desde la perspectiva de la metodología SEM o MEB  
permite observar muestras de tamaños que varían desde  
centímetros hasta nanómetros y usa un haz de electrones  
para formar una imagen. Tiene una gran profundidad de  
campo, un mayor poder resolutivo y de amplificación, lo  
que permite observar rasgos con una alta magnificación,  
estos equipos cuentan generalmente con una cámara de  
alta resolución para la toma de imágenes, con lo cual  
se registran, documentan y analizan las características  
identificables más sobresalientes [3]. La muestra de MAPIA  
para darle propiedades conductoras fue recubierta en  
Estimando la MAPIA como un material natural y así mismo  
como una alternativa que contribuye a la construcción  
de capas de rodadura para la infraestructura vial, siendo  
esta infraestructura centralizada en bajos volúmenes  
de tránsito; desde aproximadamente 25 años ha sido  
empleada en la ejecución de obras para proyectos  
clasificados en niveles de tránsito NT1 (Nivel de Tránsito  
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J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
No 1. Determinado en vías donde el tránsito de diseño de  
las obras por construir está por debajo al 0.5 x106 ejes  
Tipo  
Ubicación  
Sector  
Proyecto infraestructura  
de obra  
equivalentes de 80 kN en el carril de diseño [21], lo que  
abre paso a la Tabla 1 basado en la vida útil. [2].  
Mejoramiento de la vía Santa  
Rosa - Cuche punta larga -  
Cuche Museo de Arte Religioso  
con Estabilización de Sub-Base  
en material de Asfaltita.  
Rural  
Rural  
Vial  
Vial  
Cuche  
EMPRESA  
PROYECTO  
AÑO  
Construcción de las obras necesarias  
para la recuperación en MAPIA de la  
vía ubicada en Cra 4 calles 8 a 11.  
Mejoramiento de la vía Santa  
Rosa Quebrada Grande con  
estabilización de Sub-Base en  
material de Asfaltita.  
ISAGEN, Municipio  
de Norcasia - Caldas  
2001  
Quebrada  
Grande  
Alcaldía Municipal  
La Dorada  
Asfalto natural para reparcheo plaza  
de mercado y plazoleta Santander.  
2001  
2003  
Tabla 2. Tramos para mejoramiento con asfalto natural.  
Fuente: Manosalva V. Junior A., (2019).  
Unión Temporal  
vías Colombia  
Mantenimiento de la carretera Honda  
Río Ermitaño.  
Rehabilitación de la central de abastos  
calle 21 entre cra. 1 y 2 del municipio  
de la Dorada.  
En la figura 1 se presenta el ensayo de resistencia en  
suelos con el método de CBR, realizado por la mina la  
miulagrosa en el que se encuentran las mediciones rea-  
lizadas en el laboratorio y muestran cambios entre la  
subbase granular SBG y la subbase granular estabilizada  
con asfalto natural SBMAN.  
Alcaldía  
La Dorada – Caldas  
2004  
Tabla 1. Obras ejecutadas con MAPIA.  
Fuente: Utilización de asfalto natural en la Construcción de  
pavimentos en Colombia. Una recopilación bibliográfica (2018).  
CBR vs DENSIDAD SECA MÁXIMA  
CURVA PROCTOR MODIFICADO  
y - -89,577x3 - 98,438x2 + 16,581x + 1,420  
R= - 1,000  
y - -214.014x2 + 1.042,637x - 1.167,638  
R= - 1,000  
2.20  
100.00  
2.15  
2.072  
2.10  
CBR100  
73.89  
80.00  
60.00  
40.00  
20.00  
0.00  
2.05  
2.00  
55.46 CBR95  
CBR90  
32.44  
1.95  
7,6%  
1.90  
1.85  
1.80  
2%  
1,957  
2.00  
2,072  
2.10  
1,860  
1.90  
3%  
4%  
5%  
6%  
7%  
8%  
9% 10% 11%  
1.80  
2.20  
CONTENIDO DE HUMEDAD %  
DENSIDAD MÁXIMA (gr/cm3)  
DENSIDAD MÁXIMA  
HUMEDAD ÓPTICA  
2,072 g/cm3  
7,6%  
MOLDE 4  
MOLDE 5  
MOLDE 6  
CBR  
LECTURAS EXPANSIÓN  
(pg)  
(mm)  
0,0  
(pg)  
(mm)  
(pg)  
(mm)  
0,0  
CBR 100%  
CBR 95%  
CBR 90%  
73,89  
INICIAL  
FINAL  
0,000  
0,000  
0,000  
0,000  
0,0  
0,0  
0,0  
0,000  
0,000  
55,46  
32,44  
0,0  
0,0  
((Lf - Li)/116,43)*100  
0,0  
Figura 1. Prueba (Light Weight Deflectometer) LWD Base estabilizada con mezcla asfáltica natural BEMAN.  
Vía Puente Hierro – Norcasia. Soporte Mezcla densa en caliente.  
Fuente: SubBase estabilizada con mezcla asfáltica natural como soporte de–mezcla densa en caliente y placa huella (2019).  
Imagen tomada de: Diapositivas Asociación Colombiana de Asfaltos.  
La microscopia SEM base fundamental en el desarrollo  
de la investigación para encontrar datos cuantitativos o  
cualitativos de la muestra de un material que se desea  
estudiar ha hecho parte del desarrollo del tema de  
investigación actual, con los datos obtenidos vía SEM en  
la muestra de MAPIA se lograron evidenciar elementos y  
compuestos químicos que son muy importantes en la línea  
de investigación, uno de ellos es la Wollastonita es el único  
mineral no metálico y blanco cuyos cristales presentan  
forma de aguja, suele ser translúcida o transparente,  
y algunos ejemplares producen fluorescencia rosada  
o anaranjada al ser expuestos a la luz ultravioleta.  
La wollastonita se emplea en productos resistentes al  
fuego, cerámicas y plásticos [22], el siguiente elemento  
compuesto encontrado en la muestra es el dióxido de  
En la tabla 2 se puede evidenciar que en la SBG promedio  
alcanza valores del 30% en el parámetro de la resistencia  
con el ensayo CBR y en el caso de la SBMAN se obtiene  
valores superiores de resistencia con un porcentaje hasta  
el 75% de CBR.  
TIPO DE MATERIAL  
ENSAYOS  
UNIDAD  
SBG  
1,5  
30  
SBMAN  
5,6  
Compresión simple  
CBR  
Kg/cm2  
%
74  
Coeficiente  
estructural a3  
-
0,11  
0,20  
Tabla 3. Mezcla Asfáltica Natural.  
Fuente: Base – SubBase estabilizada con mezcla asfáltica natural  
como soporte de – mezcla densa en caliente y placa huella (2019).  
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J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
silicio más conocido por sus siglas SiO2, es un compuesto  
de silicio  
y
oxígeno, llamado comúnmente sílice.  
Este compuesto ordenado espacialmente en una red  
tridimensional (cristalizado) forma el cuarzo y todas sus  
variedades. Si se encuentra en estado amorfo constituye  
el ópalo, que suele incluir un porcentaje elevado de agua,  
y el sílex, Los compuestos de sílice se encuentran en todo  
el medioambiente, en las rocas, la arena, la arcilla, la  
tierra, el aire y el agua.  
Otro elemento químico de gran aporte encontrado en  
la muestra es el óxido de magnesio MgO es un sólido  
mineral de color blanco que está formado por un átomo  
de magnesio y un átomo de oxígeno sus usos aportan  
como los demás elementos de forma directa al área de  
la construcción ya que es utilizado en la fabricación de  
cementos, cables industriales y otros aspectos de esta  
línea, por consiguiente, la Albita o Albite hace parte de  
la estructura de la MAPIA este es un mineral conocido  
dentro de los feldespatos, lo que corresponde a uno  
de los minerales más abundantes, así mismo este es  
utilizado para cerámicas también para la constitución  
de plagioclasas con las que se construye el hormigón, se  
utiliza como piedra preciosa, aunque semipreciosa. Los  
geólogos también utilizan la albita, ya que se la identifica  
como un importante mineral formador de rocas. Hay  
algún uso industrial del mineral, como la fabricación de  
vidrio y cerámica.  
Figura 2. Muestra en SEM.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Aunque la muestra está compuesta de gran variedad  
de elementos que hacen parte en porcentajes mayores  
y menores en la estructura todos no tienen el mismo  
nivel de aplicabilidad en la línea investigativa contiene  
elementos que no están compuestos precisamente de  
dos o más elementos uno de ellos es el carbono que es  
el de mayor porcentaje en la muestra estudiada, otros  
como el silicio, oxigeno, potasio etc. Son dimensionados  
y representados por tablas, graficas e imágenes que se  
encuentran en el siguiente orden:  
Figura 3. Silicio en la muestra.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
A continuación se encontrarán imágenes de la muestra  
después de haber pasado por la microscopia SEM, donde  
se desglosan los elementos importantes en la composición  
de la muestra, los cuales se evidencian en las imágenes  
2, 3, 4, 5 y 6 distinguiéndose por un color representativo,  
uniéndose todos en la imagen 7 que contiene todos los  
resultados de elementos en la misma, cabe resaltar  
que las imágenes proporcionadas en este documento se  
relacionan solo con los elementos de mayor importancia o  
bien, que contengan propiedades que permitan su uso en  
la infraestructura vial, para la línea de investigación que  
se desea llevar.  
Figura 4. Potasio en la muestra.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
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En la siguiente grafica se encuentran los datos reco-  
pilados de las tablas anteriores correspondientes a la  
metodología SEM.  
Figura 5. Todos los elementos de la muestra.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
En las siguientes tablas se presentan los elementos que  
componen la muestra en su totalidad resaltando los  
importantes para la línea de estudio indicando así mismo  
su porcentaje de concentración en la muestra e infor-  
mación arrojada por el SEM teniendo en cuenta que son  
tomadas de dos puntos diferentes de la muestra para  
poder indicar en su totalidad los elementos.  
Figura 6. Espectro EDS composición elemental  
en la muestra de MAPIA.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Para seguir con el avance de la investigación se proyecta  
realizar un análisis petrográfico por consiguiente para ello  
se necesitan realizar cierta cantidad de briquetas con  
parámetros que se han especificado en documentos donde  
se ha realizado este proceso.  
Elemento  
Wt %  
93.56  
5.85  
Standard Label  
C Vit  
C
O
SiO2  
Na  
Mg  
Si  
0.06  
Albite  
0.04  
MgO  
0.18  
SiO2  
Las briquetas realizadas en laboratorio con el material  
MAPIA tienen como parámetro principal la temperatura  
ya que de ella depende si esta se está manejando en  
estado WMA, HWMA y HMA. El primer proceso fue realizar  
unas briquetas en caliente adoptando un tipo de MAPIA  
tipo 1B (Ficha de Seguridad Mapia tipo 1B,2020) com-  
puesta por un material granular fino entre el (87% - 90%)  
y crudo de petróleo (10%-13%) el bitumen presente  
posee características que lo asemejan al asfalto 80/100  
producido por procesos de refinación del crudo. (ficha  
de seguridad Mapia tipo 1B) que es asumida como la  
convencional y una temperatura de 150°C.  
K
0.26  
KBr  
Ca  
Total:  
0.05  
Wollastonite  
100.00  
Tabla 4. Elementos compuestos de la muestra.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Elemento  
Wt%  
77.46  
14.23  
0.26  
0.33  
1.54  
3.59  
0.56  
Elemento  
Wt%  
0.25  
C
O
K
Ca  
0.60  
Na  
Mg  
Al  
Si  
Ti  
0.10  
Mn  
0.03  
Fe  
1.05  
TOTAL  
100.00  
En las siguientes imágenes se presenta el procedimiento  
realizado en laboratorio:  
S
Tabla 5. Elementos de la muestra.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
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Figura 7. Ensayo Marshall.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Se realizo el laboratorio de ensayo de materiales según  
ASPECTOS DIMENSIONALES DEL ENSAYO  
ESPESOR (mm) 70,500 ASFALTO (%)  
PESO ESPECÍFICO VOLUMEN % TOTAL VACÍOS (%)  
el INV E-733/748 (2013) ASTM D-2726/D-1559, conocida  
como Análisis de vacíos de briquetas y análisis de  
estabilidad y flujo.  
BRIQUETA No.  
PESO (g)  
2
0,000  
Seca en aire  
0,000  
Bulk  
0,000  
0,000  
Agregados  
0,000  
Mezcla total  
0,000  
Se realizaron 6 briquetas de las que 3 se tamizaron para  
observar los cambios en su comportamiento al fallar,  
igual que los 3 restantes que no se tamizaron, ya que  
los agregados gruesos en la MAPIA presentaban en un  
bajo porcentaje en la muestra y el agregado fino estaba  
muy presente en la misma que las briquetas tamizadas  
no tenían agregados gruesos y pocos de finos, quedo  
compuesta solo del asfalto, lo que genero fisuras antes  
de ser falladas. Por el contrario, las briquetas que no  
se tamizaron tenían los porcentajes de agregados finos,  
agregados gruesos y el porcentaje de asfalto óptimo de  
la cual no se obtuvieron fisuras anteriores al ser falladas.  
Máximo  
Teórico  
S.S.S. en aire  
En agua  
0,000  
0,000  
Asfalto  
Vacíos  
0,000  
Agregados  
Llenos  
100,000  
1,000  
100,000  
ESTABILIDAD  
Corregida  
(kN)  
Corregida  
(kgf)  
Actor de  
Medida (kN)  
Flujo (mm)  
2,95  
7,60  
0,862  
0,000  
2,54  
259,0  
corrección  
Temperatura  
(ºC)  
Peso específico agregados para diseño (Gag  
Peso específico asfalto (Gasf  
Densidad del agua a 25 ºC (gw)  
)
0,000  
0,000  
)
Velocidad  
del ensayo  
(mm/min)  
0,000  
Figura 9. Aspectos Dimensionales del Ensayo sin Tamizar.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
A. Sin tamizar  
ESTABILIDAD MEDIDA (kN) vs. FLUJO (mm)  
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
FLUJO (mm)  
Figura 10. Aspectos Dimensionales del Ensayo sin Tamizar.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Figura 8. Falla de Briquetas en caliente.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
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ASPECTOS DIMENSIONALES DEL ENSAYO  
BRIQUETA No.  
2
ESPESOR (mm)  
66,00  
ASFALTO (%)  
10,000  
PESO (g)  
PESO ESPECÍFICO VOLUMEN % TOTAL  
VACÍOS (%)  
Seca en aire 1183,400  
S.S.S. en aire 1183,940  
Bulk  
0,000  
0,000  
Agregados  
Asfalto  
0,870  
0,100  
Mezcla total  
Agregados  
Llenos  
0,000  
100,000  
1,000  
Máximo  
Teórico  
En agua  
646,400  
Vacíos  
100,000  
ESTABILIDAD  
Corregida  
(kN)  
Corregida  
(kgf)  
Actor de  
Medida (kN)  
6,21  
0,949  
0,000  
5,89  
600,7  
corrección  
Temperatura  
(ºC)  
Peso específico agregados para diseño (Gag  
Peso específico asfalto (Gasf  
Densidad del agua a 25 ºC (gw)  
)
0,000  
0,000  
)
Flujo (mm)  
4,38  
Velocidad  
del ensayo  
(mm/min)  
0,000  
Figura 11. Aspectos Dimensionales del Ensayo Tamizado.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
ESTABILIDAD MEDIDA (kN) vs. FLUJO (mm)  
3,5  
3
2,5  
2
1,5  
1
0,5  
0
0
1
2
3
4
5
6
FLUJO (mm)  
Figura 12. Aspectos Dimensionales del Ensayo Tamizada.  
Fuente: Autoría Propia. (2023).  
Para la realización de las briquetas por medio del método  
de Marshall para unas temperaturas que proporcionen  
muestras en estado tibio y semitibio se usaron tempe-  
raturas que oscilan entre 40º-100ºc para mezclas HWMA y  
120º-140ºc para mezclas WMA.  
Las briquetas realizadas con MAPIA se desarrollaron con  
las siguientes especificaciones:  
•
Se usó MAPIA tipo 1B con un contenido de asfalto del  
10% según la ficha de Seguridad Mapia Tipo 1B (2020).  
•
•
En mezclas HWMA se usó una temperatura de 100ºC  
En mezclas WMA se usó una temperatura de 120ºC  
En las siguientes imágenes se presenta el procedimiento  
realizado en laboratorio:  
Figura 13. Método de Marshall en mezclas tibias y semitibias.  
Fuente: Autoría Propia. (2023)  
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B. Mezclas en HWMA  
ESTABILIDAD MEDIDA (kN) vs. FLUJO (mm)  
7
6
ASPECTOS DIMENSIONALES DEL ENSAYO  
ESPESOR (mm) 66,00 ASFALTO (%)  
5
4
BRIQUETA No.  
PESO (g)  
1
10,000  
VACÍOS (%)  
PESO ESPECÍFICO  
VOLUMEN % TOTAL  
3
2
1
0
1189,000  
Seca en aire  
Bulk  
0,000  
0,000  
Agregados  
0,870  
Mezcla total  
0,000  
Máximo  
Teórico  
1186,970  
640,500  
S.S.S. en aire  
En agua  
Asfalto  
Vacíos  
0,100  
Agregados  
Llenos  
100,000  
1,000  
100,000  
0
1
2
3
4
5
6
ESTABILIDAD  
FLUJO (mm)  
Corregida  
(kN)  
Corregida  
(kgf)  
Actor de  
Medida (kN)  
Flujo (mm)  
8,05  
4,83  
0,949  
0,000  
7,64  
779,3  
corrección  
Figura 17. Mezcla WMA-Sin Tamizar.  
Fuente: Autoría Propia. (2023).  
Temperatura  
(ºC)  
Peso específico agregados para diseño (Gag  
Peso específico asfalto (Gasf  
Densidad del agua a 25 ºC (gw)  
)
0,000  
0,000  
)
Velocidad  
del ensayo  
(mm/min)  
0,000  
IV. ANÁLISIS  
Figura 14. Aspectos Dimensionales del Ensayo HWMA-Sin Tamizar.  
Fuente: Autoría Propia. (2023).  
ESTABILIDAD MEDIDA (kN) vs. FLUJO (mm)  
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
FLUJO (mm)  
Figura 15. Mezcla HWMA-Sin Tamizar.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
C. Mezclas en WMA  
ASPECTOS DIMENSIONALES DEL ENSAYO  
BRIQUETA No.  
2
ESPESOR (mm)  
66,00  
ASFALTO (%)  
10,000  
PESO (g)  
PESO ESPECÍFICO  
VOLUMEN % TOTAL  
VACÍOS (%)  
Seca en aire 1183,400  
S.S.S. en aire 1183,940  
Bulk  
0,000  
0,000  
Agregados  
0,870  
Mezcla total  
0,000  
Máximo  
Teórico  
Asfalto  
Vacíos  
0,100  
Agregados  
Llenos  
100,000  
1,000  
En agua  
646,400  
100,000  
ESTABILIDAD  
Corregida  
(kN)  
Corregida  
(kgf)  
Actor de  
Medida (kN)  
Flujo (mm)  
6,21  
0,949  
0,000  
5,89  
600,7  
corrección  
Temperatura  
(ºC)  
Peso específico agregados para diseño (Gag  
Peso específico asfalto (Gasf  
Densidad del agua a 25 ºC (gw)  
)
0,000  
0,000  
)
4,38  
Velocidad  
del ensayo  
(mm/min)  
0,000  
Figura 16. Aspectos Dimensionales - WMA.  
Fuente: Autoría Propia. (2023).  
Figura 18. Falla de Briquetas HWMA-WMA.  
Fuente: Autoría Propia. (2023) .  
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Las briquetas realizadas en laboratorio tuvieron un pro-  
ceso de pesaje para ser comparadas según su temperatura  
y los resultados que arrojaron fueron los siguientes:  
Este estudio se enfoca en comprender en detalle el  
comportamiento de la MAPIA mediante su caracterización  
y usando la técnica SEM en mezclas WMA y HWMA, para  
avanzar en la investigación y desarrollo de soluciones que  
permitan la aplicación efectiva de estas mezclas en vías  
secundarias y terciarias, para mejorar el desempeño de  
la infraestructura vial según los componentes específicos  
identificados.  
Características  
Seca en aire (g)  
S.S.S aire (g)  
HMA  
1188,6  
1188,06  
650,9  
150  
WMA  
1183,4  
1183,94  
646,4  
120  
HWMA  
1189,8  
1186,97  
640,5  
En agua (g)  
A pesar de la limitación de datos disponibles, se ha  
observado que la MAPIA puede ser una alternativa a  
considerar en pavimentación de infraestructura vial,  
especialmente en vías con bajos volúmenes de tránsito,  
teniendo presente que es necesario realizar estudios más  
detallados y poder corrobar los indicios encontrados.  
Temperatura °C  
100  
Tabla 6. Características de las Briquetas.  
Fuente: Autoría Propia (2023).  
Por consiguiente, se evidencia que las briquetas secas  
en aire presentan cambios mínimos entre la mezcla HMA  
y WMA se presenta una diferencia en gramos de 5,2g y  
con respecto a HMA y HWMA se presenta una diferencia  
en gramos de 1,2g se logra deducir que respecto a las  
temperaturas manejadas para las briquetas tibias y  
semitibias las variaciones son mínimas en comparación con  
la briqueta en HMA la cual es tradicional en el análisis  
de un material asfaltico. En estado seco superficialmente  
saturado se presentan al igual que en el parámetro  
anterior unas diferencias entre las briquetas analizadas  
para HMA y WMA la diferencia en gramos es de 4,12g y  
para HMA y HWMA la diferencia en gramos es de 1,2g lo  
que indica que en este estado la más optima sigue siendo  
la HWMA la cual no se aleja de las características de una  
briqueta de MAPIA analizada comúnmente en caliente  
(HMA). En agua las briquetas analizadas a diferentes  
temperaturas sufren un cambio respecto a las anteriores  
ya que la mayor diferencia se presenta con HMA y HWMA  
estas dos tienen una diferencia de 10,4 gramos.  
Así mismo, poder reconocer el comportamiento de las  
muestras ante las diferentes condiciones de carga, en este  
caso con el ensayo Marshall, permiten definir contenidos  
de MAPIA, dependiendo de su elaboración a diferentes  
temperaturas, que junto con su estudio detallado de  
condiciones geotécnicas y climáticas, se pueden imple-  
mentar alternativas eficientes en la fabricación de mez-  
clas asfálticas.  
REFERENCIAS  
[1]  
[2]  
[3]  
[4]  
[5]  
S. G. T. &. A. S. Biro, «Determination of zero shear  
viscosity of warm asphalt binders,» Construction  
and Building Materials, vol. 5, p. 23, 2009.  
Y. Sánchez, «Utilización de asfalto natural en la  
construcción de pavimentos en Colombia: una  
recopilación bibliográfica.,» 2018.  
G. &. R. B. N. Beltrán Calvo, El concreto asfáltico  
visto bajo el microscopio, Bogotá: Universidad  
Nacional de Colombia, 2022.  
Se puede evidenciar que los resultados de HWMA son muy  
parecidos a las briquetas en HMA, lo que da fundamento  
para seguir estudiando a profundidad la MAPIA. Debido a  
esto, se puede llegar a utilizar los mismos procesos que  
se le aplica a la muestra HMA a las briquetas en HWMA  
enfocado en temas constructivos en el área de vías.  
J. Kelso y A. G. P. Powell, Bulletin of the American  
Schools of Oriental Research, Chicago: The  
University of Chicago Press, 1994, pp. 14-18.  
N. &. C. N. Nciri, «Laboratory Methods for  
Identification of Geologic Origins of Natural  
Asphalts with Special Emphasis on their Potential  
Uses: The Case of Trinidad Pitch and Utah  
Bitumen.,» Conference: International Conference  
on “Advances in Materials and Manufacturing  
Applications (IConAMMA 2017), (2017)..  
V. CONCLUSIONES  
Comprendiendo lo anterior, se abre la posibilidad de  
considerar la implementación de la MAPIA como alter-  
nativa viable al asfalto producido en refinerías, especial-  
mente en vista de las preocupantes emisiones de gases  
de efecto invernadero GHG (Green House Gases) y otros  
contaminantes asociados a la refinación del petróleo.  
La adopción de la MAPIA podría representar un paso  
importante hacia la reducción de dichas emisiones, con-  
tribuyendo así a la preservación del medio ambiente.  
[6]  
R. Babagoli, M. Hasaninia y N. Namazi, Laboratory  
evaluation of the effect of gilsonite on the  
performance of stone matrix asphalt mixtures,  
Road Mater. Pavement Des, 2015, pp. 889-906.  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
JULIO - DICIEMBRE 2023  
107  
Uso de la técnica electroanalítica SEM para la caracterización de mezclas asfálticas tibias y semitibias. Estudio de caso de la MAPIA  
J. Acevedo, M. Hurtado, S. Cháves  
[7]  
[8]  
D.&.R.P.Batchellor,«SEMandAFM:complementary  
techniques for high resolution surface».  
[15] D. Q. Sun, «A study on Xinjiang asphaltite as an  
asphalt modifier. Part I: Composition, structure,  
and thermal behavior.,» Petroleum Science and  
Technology, vol. 30, nº 3, pp. 307-315, 2012.  
J. S. V. L. A. y. V. C. F. E. Núñez Hernández,  
«Asfalto natural alternativa de rehabilitación  
y mejoramiento de la infraestructura vial del  
Alto Magdalena Colombia: Revisión Sistemática,»  
Centro Sur, Agosto 2020.  
[16] S. Ren, M. Liang, W. Fan, Y. Zhang, C. Qian, Y.  
He y J. Shi, «Investigating the effects of SBR on  
the properties of gilsonite modified asphalt,»  
Construction and Building Materials, vol. 190, pp.  
1103-1116, 30 Noviembre 2018.  
[9]  
M.d.Transporte,«https://www.mintransporte.gov.  
co/publicaciones/9443/transporte-en-cifras/,»  
19 julio 2021. [En línea]. Available: https://  
www.mintransporte.gov.co/publicaciones/9443/  
transporte-en-cifras/.  
[17] A. Bahrami, F. Kazemi, A. Alighardashi, Y.  
Ghorbani, M. Abdollahi y A. Parvizian, «Isolation  
and removal of cyanide from tailing dams in gold  
processing plant using natural bitumen.,» Journal  
of Environmental Management, vol. 262, 15 Mayo  
2020.  
[10] M. Picard, «Searching for Gilsonite when I was  
young.,» J. Geosci. Educ., vol. 50, p. 471–474, 2002.  
[11] H. Jahanian, G. Shafabakhsh y H. Divandari,  
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containing bitumen modified with Gilsonite,»  
Construction and Building Materials, vol. 131, pp.  
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[18] F. Kazemi, A. Bahrami y J. Sharif, «Mineral  
processing plant site selection using integrated  
fuzzy cognitive map and fuzzy analytical hierarchy  
process approach: A case study of gilsonite mines  
in Iran,» Minerals Engineering, vol. 147, 01 Marzo  
2020.  
[12] C. Wong y K. Michael, «The Effect of Gilsonite-  
Modified Asphalt on Hot Mix Asphaltic Concrete  
Mixes Used in District 12, Houston,» Transport  
research Board, junio 1990.  
[19] B. Huang, G. Li y X. Shu, «Investigation into three-  
layered HMA mixtures.,» Composites Part B:  
Engineering, pp. 679-690, Diciembre 2006.  
[13] A. Bahrami, F. Kazemi y Y. Ghorbani, «Effect of  
different reagent regime on the kinetic model  
and recovery in gilsonite flotation,» Journal of  
Materials, Research and Technology, pp. 1-12,  
Agosto 2019.  
[20] A. Ameli, R. Babagoli, S. Asadi y N. Norouzi,  
«Investigation of the performance properties of  
asphalt binders and mixtures modified by crumb  
rubber and Gilsonite.,» Construction and Building  
Materials, vol. 279, Abril 2021.  
[14] H. Al Hawesah, M. Sadique, C. Harris, H. Al  
Nageim, K. Stopp, H. Pearl y A. Shubbar, «A review  
on improving asphalt pavement service life using  
gilsonite-modified bitumen,» Sustainability, Junio  
2021.  
[21] « Norma de construcción Pavimentos Asfáltico,»  
2018.  
[22] «rockidentifier,» [En línea]. Available: https://  
rockidentifier.com/es/wiki/Wollastonite.html.  
INVENTUM Nº 35 | ISSN 1909-2520 | eISSN 2590-8219 | DOI: 10.26620/UNIMINUTO.INVENTUM.18.35.2023.97-108 |  
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