El artículo presenta los resultados experimentales de ensayar una mezcla asfáltica densa en caliente tipo MDC-2 (acorde con las especificaciones del Instituto Nacional de Vías - INVIAS, 2007) modificada con un desecho de polietileno de baja densidad (PEBD). Para la evaluación del comportamiento de las mezclas asfálticas convencionales (sin aditivo) y modificadas se realizaron ensayos Marshall, módulo dinámico, deformación permanente y resistencia a fatiga. Las mezclas fueron elaboradas con un cemento asfáltico (CA) producido en Colombia tipo CA 80-100. Al CA con y sin aditivo se realizaron ensayos de caracterización de asfaltos como penetración y punto de ablandamiento. La modificación de las mezclas se realizó por vía húmeda. Las mezclas modificadas con desecho de PEBD experimentan mayor rigidez (bajo carga monotónica y cíclica) y resistencia a la deformación permanente en comparación con las convencionales. Sin embargo la resistencia a fatiga de las mezclas convencionales disminuye cuando se adiciona PEBD al CA. Adicionalmente el CA modificado presenta mayor resistencia a la penetración, mayor punto de ablandamiento y menor susceptibilidad térmica a fluir que el convencional.Laboratory tests were used to evaluate the effect on the mechanical properties of a hot asphalt mix (MDC-2 as per INVIAS, 2007 specifications) due to the addition by wet way of a residue of low density polyethylene (LDPE). The strength under monotonic load, resilient modulus, rutting and fatigue strength were evaluated. Asphalt cement (AC) AC 80-100 was used from Colombia. The results show that the monotonic and cyclic mechanical strength evaluated were higher for the mixes modified with LDPE compared with mixtures with asphalts without additives. However, the mixes modified with LDPE undergo less fatigue strength. Additionally, characterization tests were conducted on asphalt cement with and without additive. The LDPE produces higher penetration resistance and viscosity, and lower thermal flow susceptibility.