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Últimas tendencias en diseño, construcción y reparación de pavimentos de hormigón
Ing. Diego H. CaloDpto. Técnico de Pavimentos
Bariloche, Río Negro24 de Octubre de 2013
29º JORNADA DE ACTUALIZACIÓN TÉCNICA
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
TEMARIO
2 – CONDICIONES DE PROYECTO
5 – PRESERVACIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
3 – NUEVAS TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS
1 – MÉTODOS DE DISEÑO
4 – TECNOLOGÍA DE RECUBRIMIENTOS DE HORMIGÓN
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
Esp
eso
r
Tráfico
30 cm
15 cm
MÉTODOS DE DISEÑO
Los métodos más utilizados son el de la PCA 84 y el AASHTO 93.
Muchas reparticiones no especifican un método de diseño, por lo que en ocasiones constituye una variable adicional en el Diseño.
Las diferencias en los resultados obtenidos en ocasiones son muy significativas, generándose importantes controversias.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÉTODOS DE DISEÑO
Claves que determinaron el cambio…
• Estos procedimientos se basan en experiencias o modelos que
no representan eficientemente las condiciones de diseño de
pavimentos actuales.
• Existen una gran cantidad de factores que tienen una fuerte
incidencia en el diseño y no son tenidos en cuenta.
• La magnitud del gasto destinado a la construcción y
conservación de pavimentos justifica la aplicación del mejor
procedimiento disponible a fin de optimizar el uso de los
recursos disponibles.
4
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
• Combina aspectos tanto empíricos como
mecanicistas.
• Los componentes mecanicistas permiten
determinar la respuesta del pavimento
frente a solicitaciones de cargas y clima,
utilizando modelos matemáticos.
• Los componentes empíricos relacionan
respuesta del pavimento con indicadores
observados de comportamiento.
• Se definen límites aceptables y confiabilidad
en forma individual para cada indicador
DISEÑO EMPÍRICO – MECANICISTA (MEPDG)5
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
DISEÑO EMPÍRICO – MECANICISTA (MEPDG)
Clima TránsitoMateriales
Estructura
DeteriorosRespuestaAcumulación
de Daño
Iteraciones
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
¿ QUE NUEVAS VARIABLES INCIDEN EN EL DISEÑO?
COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Edad, años
Losa
s F
isur
adas
, %
CTE = 13 x 10-6 1/ºC
CTE = 12 x 10-6 1/ºC
CTE = 11 x 10-6 1/ºC
CTE = 10 x 10-6 1/ºC
CTE = 9 x 10-6 1/ºC
8
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
SEPARACIÓN DE JUNTAS TRANSVERSALES
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25
Edad, años
Losa
s F
isur
adas
, %
S = 5,50 m
S = 5,25 m
S = 5,00 m
S = 4,75 m
S = 4,50 m
9
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25Edad, años
Losa
s F
isur
adas
, %
E = 38 GPa
E = 36 GPa
E = 34 GPa
E = 32 GPa
E = 30 GPa
10
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
TRANSFERENCIA DE CARGADIÁMETRO DE PASADORES
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25
Edad, años
Esc
alon
amie
nto,
mm
Sin Pasadores
Pasadores 25 mm
Pasadores 32 mm
Pasadores 38 mm
Pasadores 32 mm c-sob
11
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
TRANSFERENCIA DE CARGA EN BORDES Y JUNTAS
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25
Edad, años
Esc
alon
amie
nto,
mm
Sin Pasadores
Sin Pasadores c-Sob
Pasadores 32 mm
Pasadores 32 mm c-sob
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
• Método de diseño de pavimentos de
hormigón basado en el método de la
Portland Cement Association (1984).
• Se había desarrollado originalmente como
un nuevo software bajo Windows que
reemplazara el PCAPAV.
ACPA STREETPAVE
• Se recomienda aplicarlo para el diseño de arterias con bajos volúmenes de
tránsito pesado.
• Se consideró que algunos aspectos del método anterior llevaban a
soluciones muy conservadoras, por lo cuál fue intensivamente revisado.
• Se conservaron ambos criterios de verificación, aunque eliminando
aquellos factores que se consideró que generaban un sobre-
dimensionamiento.
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MODELO DE FATIGA (ACPA)
0
2
4
6
8
10
12
14
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Relación de Tensiones
Num
ero
de a
plic
acio
nes
adm
isib
les,
Log
N
PCA
S = 95%
S = 90%
S = 80%
S = 70%
S = 60%
S = 50%
( ) 217.024.10
0112.0log
)log(
⋅−=− SSR
Nf
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BASES� Su influencia en el desempeño del
pavimento motivó que exista una
tendencia a valorizar la importancia de un
correcta especificación y control en la
ejecución de esta capa.
� Resistencia a la erosión acorde con la
exigencia impuesta por el tránsito y clima.
� Balance adecuado de la rigidez (mejor
desempeño frente a cargas y clima).
� En algunos casos (larga vida) es común el
empleo de interlayers asfálticos o
geotextiles que mejoran
significativamente el desempeño global.
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JUNTAS� Tendencia hacia la reducción de la
separación entre juntas:
� Reducción significativa de las
tensiones de alabeo.
� Mejora las condiciones de
transferencia de carga.
� Baja incidencia en el costo total.
� Obligatorio el empleo de pasadores
cuando existe tránsito pesado.
� También esta recomendado adoptar
medidas para evitar la corrosión (epoxi)
en especial para pavimentos Larga Vida
o donde se empleen sales
descongelantes.
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LOSAS CORTAS� Durante la última década, el Instituto del
Cemento y del Hormigón de Chile - ICH ha
efectuado distintos estudios sobre losas de
distintas dimensiones.
� Estos estudios preliminares que indicaron que
utilizando losas de dimensiones menores era
posible reducir los espesores de pavimentos sin
afectar su comportamiento.
� El sistema no contempla el armado (sin
pasadores ni barras de unión) ni el sellado de las
juntas.
� Por ser de desarrollo incipiente se considera
que aún es prematuro para evaluar
apropiadamente el desempeño de esta
solución.Fuente: ICH
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CONDICIÓN DE SOPORTE EN BORDES� Mejora las condiciones de transferencia
de carga en las zonas críticas (Bordes y
Esquinas de Losas) .
� Materializado con Banquina de
Hormigón y/o Sobreancho de Carril.
� En Pavimentos Urbanos, puede
materializarse con la construcción
monolítica del cordón.
� Permite una substancial reducción de las
tensiones y deflexiones críticas
generadas por cargas.
� Práctica recomendada en tránsito
pesado y en pavimentos de larga vida.
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
0 0.15 0.3 0.45 0.6 0.75
Def
orm
ació
n Máx
ima,
mm
Tens
ione
s Máx
imas
(Fon
do d
e Lo
sa),
MPa
Distancia al Borde, m
Tensiones - Carga en Borde
Deformaciones - Carga en Esquina
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
NUEVAS TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS• La rugosidad excesiva ha sido
históricamente una desventaja de los pavimentos de hormigón frente a los pavimentos asfalticos.
• Las irregularidades superficiales y una ejecución inadecuada de las juntas ha conducido a una percepción generalizada negativa de la superficie de rodamiento de los pavimentos de hormigón.
• En anos recientes se han verificado avances significativos en la construcción de pavimentos de hormigón, que abrieron buenas perspectivas de remover ese estigma.
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TAREAS
Canastos / Inserción automática
Planta Dosificadora / Elaboradora
Compactación
Elaboración del Hormigón
Regla - Terminadora / Pavimentadora
Colocación de Pasadores y B.U.
Terminación Fratas Manual / Mecánico
Texturizado Implemento / Equipo automatizado
Curado Mochila / Equipo automatizado
ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
Transporte y Distribución Mixers / Bateas ó volcadores
MANUAL / ALTO RENDIMIENTO
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
Especificar y adoptar equipamientos adecuados para las exigencias
de calidad y producción requeridos por el Proyecto a construir
TECNOLOGÍA EMPLEADA
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
Pavimentadora de MediaCalzada + Planta Dosificadora
Pavimentadora de MediaCalzada + Planta Elaboradora
Pavimentadora de AnchoCompleto + Planta
Elaboradora
Ru
gosi
dad
IRI [
m/k
m]
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PAVIMENTACIÓN CON ENCOFRADOS DESLIZANTES / ALTO RENDIMIENTO
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
Sin Fin Principal
Vibradores Sin Fin Cámara de Vibrado
DBI TBI
Plancha SecundariaPlancha Principal Plataforma de TrabajoViga oscilante
Bastidor
Orugas
Molde deslizante
Fratás automático
PAVIMENTADORA DE ENCOFRADOS DESLIZANTES DE ÚLTIMA GENERACIÓN
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SOBREANCHOS CONSTRUCTIVOS(similares condiciones de soporte y lisura que
la base o sub-base)+ tracción uniforme+ rugosidad final
LISURA CARRIL DE APOYO
↨RUGOSIDAD FINAL PAVIMENTO
SOBREANCHO DE BASES26
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
INSERCIÓN AUTOMÁTICA DE PASADORES
Car
ro
Dis
trib
uido
r
Vib
rado
r
Inse
rtor
de
Bar
ras
Tam
per
/ Vig
a de
Ter
min
ació
n
30
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÉTODOS DE TEXTURIZADOArpilleraConsiste en el arrastre en el sentido longitudinal de una tela de arpillera, sobre la superficie recién terminada del hormigón.
Recomendaciones generales:- Mantenerla limpia y húmeda- En uno o varios pliegues - Deshilachada levemente
Fortalezas:
- De sencilla ejecución.
- Aplicación manual o automática.
- Bajo nivel de ruido.
Debilidades:- Baja profundidad de textura.- Mayor pérdida de fricción inicial
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MÉTODOS DE TEXTURIZADOCésped SintéticoConsiste en el arrastre en el sentido longitudinal de una rastra de césped sintético que cumpla las siguientes características:- Largo de pelo: 15 - 25 mm.- Pelos por metro cuadrado: 77.500- Peso > 2350 g/m2
Fortalezas:
- Sencilla construcción.
- Aplicación manual o automática.
- Bajo nivel de ruido.
- Profundidad graduable.
- Buenos índices de fricción.
Debilidades:- Resulta crítica la calidad del morteropara un buen desempeño a largo plazo.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÉTODOS DE TEXTURIZADOCepillo (Longitudinal o Transversal)El cepillado puede efectuarse en el sentido longitudinal o transversal a la dirección de circulación, creando pequeñas crestas sobre la superficie del pavimento:
Fortalezas:
- Sencilla construcción.
- Aplicación manual o automática.
- Bajo nivel de ruido (L).
- Buenos índices de fricción (T)
Debilidades:- Resulta crítica la calidad del morteropara un buen desempeño a largo plazo.- Elevados niveles de ruido (T).
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÉTODOS DE TEXTURIZADOPeine Transversal ó LongitudinalConsiste en el arrastre en el sentido transversal o Longitudinal de un implemento tipo peine metálico o plástico que genera una serie de surcos sobre la superficie del pavimento.
Fortalezas:
- Elevados índices de fricción
- Elevada durabilidad.
- De aplicación automática o manual.
- Menor riesgo de hidroplaneo (T)
- Reduce el spray y salpicaduras (T)
- Baja generación de ruido (L)
- Mayor seguridad en curvas horiz. (L)
Debilidades:- Mayor generación de ruido (T).- Puede generar molestias a los vehículos pequeños – motociclistas (L).
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MÉTODOS DE TEXTURIZADOAgregado expuestoSe logra removiendo una delgada capa de mortero del hormigón superficial exponiendo agregados gruesos de elevada resistencia al desgaste. La metodología requiere que la ejecución de la calzada se efectúe mediante la técnica de pavimentación en doble capa, aunque hay casos en que la misma se ha realizado exitosamente en una única capa.
Fortalezas:- Elevados índices de fricción.- Baja generación de ruido.- Elevada durabilidad.
Debilidades:- Requiere métodos y equipos especiales.- Elevado costo.- Es crítico contar con constructor calificado.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN
• Ejecución de Junta de Fin de Jornada con Cajón Metálico invertido.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN
Ejecución de junta con pavimentadora y con inserción de caños.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
� Incorporación de nuevas tecnologías
� Inversiones en equipamiento (pavimentadoras, plantas elaboradoras, etc)
� Capacitación de recursos humanos y Transferencia de experiencias
� Desarrollo y Especialización de productores de insumos
EVOLUCIÓN DE LA CALIDAD ALCANZADA
1995 / 97
1995 / 971998 / 99 2001 / 03
2006 / 07
2009 / 10
0
1000
2000
3000
4000
Media calzadaSin DBI
Con mixer
Ancho completoSin DBI
Media calzadaCon DBI
Ancho completoCon DBI
Ancho completoCon DBI
Ancho completoCon DBI
IRI [
mm
/Km
]
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
TECNOLOGÍA DE RECUBRIMIENTOS DE HORMIGÓN
Recubrimientos de Hormigón
Hormigón Adherido sobre hormigón
Hormigón Adherido sobre asfalto (TWT/UTW)
Recubrimientos Adheridos
Hormigón No Adherido sobre
hormigón
Recubrimiento de Hormigón No
adherido sobre asfalto (WT)
Recubrimientos No Adheridos
DelgadosEspesor
Convenc.
La Adherencia es considerada en el diseño
El Pavimento antiguo funciona como base
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
RECUBRIMIENTOS ADHERIDOS SOBRE ASFALTO
• Espesor: 50 – 100 mm(Tránsito liviano)
– Calles– Intersecciones Urbanas– Estacionamientos.
• Espesor: 100 – 200 mm (Moderado Tránsito pesado)
– Avenidas.– Rutas locales.
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PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE
• Aplicación de Reparaciones Pre-recubrimiento
• Fresado del CA
– Elimina el ahuellamiento.
– Recupera el perfil transversal.
– Fomenta la adherencia
• Esp. mínimo de asfalto: 75 mm
• Limpieza enérgica de la superficie:
– Hidrolavado.
– Soplado.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
RESTAURACIÓN / PRESERVACIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN
• Las reparticiones públicas no pueden reconstruir o reemplazar los pavimentos cada 20- 30 años para mantenerlos en condiciones.
• Una solución costo eficiente y ambientalmente mas amigable será implementar estrategias que permitan preservar y restaurar las carreteras extendiendo la vida útil mas allá de la originalmente proyectada (+ de 50 años).
• La filosofía será entonces, mantener las buenas carreteras en buenas condiciones.
RPHRecub Recons
Edad - Tránsito
Serviciabilidad Mínima
Co
nd
ició
n d
el p
avim
ento
Extensión de la vida útil
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
EN QUE CONSISTE LA PRESERVACIÓN
• Es una estrategia a largo plazo a aplicable al nivel de red.
• Aplicable a pavimentos que se encuentran en buenas
condiciones estructurales.
• Orientada a extender la vida útil y restaurar la condición
funcional.
• Emplea técnicas costo – eficientes.
• No involucra un incremento de la capacidad estructural.
• Mediante estas técnicas se reparan áreas que presentan
daños localizados, manteniendo la rasante del pavimento.
• Su aplicación en general es rápida y genera menores
molestias a los usuarios
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
RESTAURACIÓN DE PAVIMENTOS DE Hº
Técnicas de Restauración Objetivo
Reparaciones en profundidad total
Reparar losas fisuradas y juntas severamente deterioradas.
Reparaciones en profundidad parcial.
Reparar juntas y fisuras severamente deterioradas y deteriorossuperficiales.
Pulido con discos de diamante Extender la serviciabilidad del pavimento, mejorar el confort demarcha y las características de fricción.
Recolocación de Pasadores Restaurar la transferencia de carga en juntas y fisuras.
Sellado de juntas y fisuras Minimizar la infiltración de agua y materiales incompresibles.
Estabilización de losas Rellenar pequeños huecos en el apoyo de las losas.
Cosido cruzado Reparar fisuras longitudinales de moderada o baja severidad.
Colocación de Drenes Longitudinales
Mejora de las condiciones de drenaje del pavimento, mediantela incorporación de un sistema de drenaje longitudinal.
Colocación de Banquina de Hormigón Vinculada
Reducción de las tensiones de borde y deflexiones en esquinadebidas a cargas.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
REPARACIONES EN PROFUNDIDAD PARCIALReparación de deterioros del tipo funcionales, que no afectan más allá del tercio del espesor, mediante la remoción y el remplazo del hormigón dañado
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
COSIDO CRUZADO DE FISURASPuede aplicarse tanto en juntas como fisuras longitudinales siempre y cuando las mismas se mantengan cerradas y no presenten escalonamientos ni despostillamientos
35ºFt Ft
Fa
Fa
≥ 0,4 m
Junta Transversal
A
Perforaciones alternadas a cada lado de la fisura
Diámetro: 20 mm
Separación (A): 60 cm (TP); 90 cm (TL)
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
RECOLOCACIÓN DE PASADORES
Descripción: Es una técnica de rehabilitaciónque involucra la colocación de pasadores en unajunta o fisura con el objetivo de incrementar laeficiencia en la transferencia de carga.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
PULIDO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓNEl pulido con discos de diamante involucra eliminar una delgada capa de la superficie del pavimento de hormigón (de 4 a 6 mm) mediante el empleo de discos diamantados ensamblados con pequeñas separaciones
En el mundo se ha instalado como la primer opción para la restauración
de pavimentos rígidos.
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
El pulido permite corregir
eficientemente los siguientes
problemas:
• Escalonamiento de juntas y fisuras.
• Elevada rugosidad del pavimento
(generada en la construcción, en
servicio o por las tareas de
rehabilitación).
• Macrotextura inadecuada (por
texturado insuficiente u originada
por el desgaste del pavimento en
servicio).
• Niveles de ruido excesivos.
PULIDO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN57
INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
• El pulido del pavimento por si solo noincrementa o restituye la capacidad estructuraldel pavimento.
• Sin embargo, el pulido incrementa la capacidadde transporte de cargas al aumentar laserviciabilidad del pavimento (reducción de lastensiones y deflexiones debidas al efectodinámico de las cargas de tránsito).
• Cuando se observan fallas estructurales debeaplicarse en combinación con otras técnicas derestauración para corregir adecuadamente estasdeficiencias.
• Una cantidad significativa de reparaciones o dereemplazo de losas puede indicar un deteriorocontinuo progresivo que el pulido no remediaráy nos indica que esta solución se encuentraagotada.
C
B
A
Áridos Duros Áridos Blandos
Ranura (B) 2,5 – 3,75 mm 2,5 – 3,75 mm
Separac. (A) 2,0 mm 2,5 mm
Profund (C) 1,5 mm 1,5 mm
PULIDO DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN58
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