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Ing. J. Rafael Menéndez A.Ing. J. Rafael Menéndez A.--
04/200504/2005 11Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
Maestría UNIMaestría UNI
CC-- 908908
PavimentosPavimentos
EspecialesEspeciales
Ing.Ing. M.ScM.Sc. J.Rafael Menéndez A.. J.Rafael Menéndez A.
MAESTRI A EN CIENCI AS CON MENCION EN I NGENI ERI A DE TRANSPORTESFACULTAD DE INGENI ERI A CIVI L
UNI VERSI DAD NACI ONAL DE I NGENI ERI A
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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SylaboSylabo1.1. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
– – 1.1.1.1.Conceptos generalesConceptos generales
– – 1.2 Evolución de los métodos de diseño1.2 Evolución de los métodos de diseño
– – 1.3 Tipos de pavimentos1.3 Tipos de pavimentos
2. REVISIÓN DEL METODO MECANISTICO2. REVISIÓN DEL METODO MECANISTICO – – 2.1.2.1.Modelos matemáticos e idealización del comportamientoModelos matemáticos e idealización del comportamiento
– – 2.2.2.2.Aplicación en el análisis de pavimentosAplicación en el análisis de pavimentos
– – 2.3.2.3.Programas de cómputoProgramas de cómputo
3. MATERIALES Y ENSAYOS3. MATERIALES Y ENSAYOS – – 3.1.3.1.Ensayos EspecialesEnsayos Especiales
– – 3.2.3.2.EstabilizaciónEstabilización
– – 3.3.3.3.GeosintéticosGeosintéticos
– – 3.4.3.4.Asfaltos modificadosAsfaltos modificados
4.PAVIMENTOS ESPECIALES4.PAVIMENTOS ESPECIALES – – 4.1.4.1.Cargas extraordinariasCargas extraordinarias
– – 4.2.4.2.Pavimentos de alturaPavimentos de altura
– – 4.3.4.3.Pavimentos recicladosPavimentos reciclados
– – 4.4.Pavimentos segmentados y pavimentos afirmados4.4.Pavimentos segmentados y pavimentos afirmados
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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BibliografíaBibliografía•• HuangHuang, Y.,, Y., Pavement Pavement Analysis Analysis and and Design Design ,, SecondSecond
EditionEdition,, PrenticePrentice HallHall, 2004., 2004.
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•• CroneyCroney yy CroneyCroney,, Design Design and and Performance Performance of of Road Road Pavements Pavements ,, ThirdThird EditionEdition,, McMc.. GrawGraw Hill, 1991.Hill, 1991.
•• Yoder Yoder,, E.JE.J., y., y Witzack Witzack ,, M.WM.W.,., Principles Principles of of Pavement Pavement Design Design , 2nd, 2nd editionedition,, WileyWiley InterscienceInterscience, 1975, 1975
•• UllidtzUllidtz P.,P., Pavement Pavement Analysis Analysis ,, ElservierElservier, 1987., 1987.
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CalificaciónCalificación
5
2212Pr
5
Pr2212
asistencia prácticotrabajo x prácticoTrabajo xTrabajosomedio
TrabajosomedioParcial xParcial xFinal Nota
doer
doer
++=
++=
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¿Cuál es obj et ivo del curso de¿Cuál es obj et ivo del curso de
pavim entos especiales?pavim entos especiales?
•• Reforzar los conocimientos sobre los mReforzar los conocimientos sobre los méétodostodos
mecanmecaníísticossticos--empempííricos, dar a conocer losricos, dar a conocer los
materiales especiales que se emplean en lamateriales especiales que se emplean en la
construcciconstruccióón de pavimentos, y mostrar losn de pavimentos, y mostrar los
mméétodos de disetodos de diseñño de pavimentos eno de pavimentos en
condiciones especiales tales como zonas decondiciones especiales tales como zonas de
altura, cargas especiales, pavimentosaltura, cargas especiales, pavimentossegmentados y pavimentos afirmados.segmentados y pavimentos afirmados.
Ing. J. Rafael Menéndez A.Ing. J. Rafael Menéndez A.--
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1.0 I nt roducción1.0 I nt roducción
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1.1 Concept os Generales1.1 Concept os Generales
Desarrollo Hist óricoDesarrollo Hist órico
•• LosLos romanosromanosconstruyeronconstruyeron 84,000 km84,000 kmdede vvííasas empedradasempedradaselevadaselevadas deldel nivelnivel dederasanterasante apoyadasapoyadas enen unaunaestructuraestructura dede piedraspiedrasgrandesgrandes
••En elEn el antiguoantiguo PerPerúú sese
construyenconstruyen vvííasasdestinadasdestinadas alal pasopaso dedepeatonespeatones yy animalesanimales
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Desarrollo Histór icoDesarrollo Histór ico
•••• EnEn FranciaFrancia en elen el siglosiglo XVII seXVII se construyeronconstruyeron vvííasas dede pocopoco
anchoancho concon superficiesuperficie dede rodadurarodadura formadaformada porpor piedraspiedraspequepequeññasas, y arena, y arena
•••• En EEUU eEn EEUU e InglaterraInglaterra en 1830 seen 1830 se empleaemplea elel asfaltoasfalto yy
arenaarena comocomo protecciproteccióónn de lade la carreteracarretera
•••• En Austria en 1850 seEn Austria en 1850 se empleaemplea porpor primeraprimera vezvez elel
pavimentopavimento rríígidogido
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Desarrollo Histór icoDesarrollo Histór ico
•• En 1900En 1900 aparecenaparecen loslos vehvehíículosculos a motor cona motor con neumneumááticosticos
•••• PierrePierre TrasaguetTrasaguet finales delfinales del siglosiglo XVII, introduce elXVII, introduce el
conceptoconcepto dede queque elel pavimentopavimento debedebe contarcontar con uncon un buenbuendrenajedrenaje yy queque requiererequiere unun mantenimientomantenimiento continuo.continuo.
•••• JohnJohn McAdamMcAdam (1756(1756--1836), la1836), la subrasantesubrasante con drenaje ycon drenaje y
adecuadamente compactada debe soportar la cargaadecuadamente compactada debe soportar la cargamientras que la superficie de rodadura estmientras que la superficie de rodadura estáá conformadaconformadapor piedrapor piedra chancadachancada de diferentes tamade diferentes tamañños que actos que actúúaatambitambiéén como una capa de proteccin como una capa de proteccióón.n.
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Desarrollo Histór icoDesarrollo Histór ico
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Desarrollo Histór icoDesarrollo Histór ico
•• En 1941 en EEUU seEn 1941 en EEUU se efectefectúúaa elel ensayoensayo enen pistapista dede
pruebaprueba de Maryland ,de Maryland , dondedonde sese analizaanaliza elel efectoefecto de 4de 4
configuracionesconfiguraciones diferentesdiferentes dede pavimentospavimentos dede concretoconcreto..
••
•• En 1955 en EEUU seEn 1955 en EEUU se llevalleva aa cabocabo elel ensayoensayo enen pistapista dede
pruebaprueba WASHO,WASHO, dondedonde sese analizaanaliza elel efectoefecto de 4de 4
configuracionesconfiguraciones dede ejesejes dede cargacarga enen pavimentospavimentos
flexiblesflexibles..
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Desarrollo Histór icoDesarrollo Histór ico
•• En 1962 seEn 1962 se realizarealiza en EEUU elen EEUU el ensayoensayo enen pistapista dede
pruebaprueba AASHTO, en Ottawa Illinois,AASHTO, en Ottawa Illinois, dondedonde sese desarrolladesarrolla
lala relacirelacióónn entreentre elel nnúúmeromero dede repeticionesrepeticiones de unde un
determinadodeterminado ejeeje dede cargacarga dede diferentediferente magnitudmagnitud yyconfiguraciconfiguracióónn y ely el comportamientocomportamiento dede diferentesdiferentes
seccionessecciones dede pavimentospavimentos rríígidosgidos yy flexiblesflexibles..
••
•• En 1997 seEn 1997 se iniciainicia en EEUU SHRP (Strategic Highwayen EEUU SHRP (Strategic Highway
Research Program)Research Program)
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Pista de Ensayo AASHOPista de Ensayo AASHO
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Pista de Ensayo AASHOPista de Ensayo AASHO
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Pista de Ensayo AASHOPista de Ensayo AASHO
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pista de Ensayo AASHOPista de Ensayo AASHO
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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WestWest TrackTrack
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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CEDEX Pista de ensayos aceleradosCEDEX Pista de ensayos acelerados
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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I nstalaciones para ensayos aceleradosI nstalaciones para ensayos aceleradosen Suizaen Suiza
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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I nstalaciones para ensayosI nstalaciones para ensayos
acelerados en Dinamarcaacelerados en Dinamarca
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Simulador de vehículosSimulador de vehículosPesados (Pesados ( sudáfricasudáfrica))
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Brasil: simulador de t ráf icoBrasil: simulador de t ráf ico
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Los enemigosLos enemigos
de lade la
carreteracarretera
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¿Cuáles son las funciones de la¿Cuáles son las funciones de la
est ructura de pavimento?est ructura de pavimento?
•• -- ReducirReducir yy distribuirdistribuir lala cargacarga dede trtrááficofico parapara queque
estaesta nono dadaññee lala subrasantesubrasante
•• -- ProporcionarProporcionar aa loslos vehvehíículosculos accesoacceso entreentre dosdos
puntospuntos bajobajo cualquiercualquier condicicondicióónn dede climaclima..
•• -- ProporcionarProporcionar aa loslos usuariosusuarios circulacicirculacióónn segurasegura,,
ccóómodamoda yy confortableconfortable sinsin demorasdemoras excesivasexcesivas
••
--
CumplirCumplir
requerimientosrequerimientos
mediomedio
ambientalesambientales
yy
estestééticosticos
•• -- LimitarLimitar elel ruidoruido y lay la contaminacicontaminacióónn deldel aireaire
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1.2 Evolución de los1.2 Evolución de los
métodos de diseñométodos de diseño
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¿¿QuéQué eses elel diseñodiseño dede pavimentospavimentos??
•• Es elEs el procesoproceso porpor elel cualcual loslos componentescomponentes estructuralesestructurales
de unde un segmentosegmento dede carreteracarretera sonson determinadosdeterminados tomandotomando
enen consideraciconsideracióónn lala naturalezanaturaleza de la subde la sub--rasanterasante,, laslas
consideracionesconsideraciones ambientalesambientales,, densidaddensidad yy composicicomposicióónn
deldel trtrááficofico..
••
•• ConsiderandoConsiderando queque elel pavimentopavimento eses lala parteparte superior desuperior de
unauna carreteracarretera,, aeropuertoaeropuerto oo zonazona dede parqueoparqueo ee incluyeincluyetodastodas laslas capascapas queque sese apoyanapoyan en elen el suelosuelo natural,natural,
incluidasincluidas laslas bermasbermas..
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¿Cuáles son las fases del diseño de¿Cuáles son las fases del diseño de
pavimentos?pavimentos?
•• ElEl disediseññoo estructuralestructural deldel pavimentopavimento
constaconsta dede trestres fasesfases::
– – SelecciSeleccióónn dede loslos materialesmateriales ((tipostipos dedepavimentospavimentos))
– – ProporcionamientoProporcionamiento dede loslos materialesmateriales
– – DiseDiseññoo dede loslos espesoresespesores dede cadacada capacapa
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¿Qué requisit os debe cum pli r una¿Qué requisit os debe cum pli r una
est ructura de pavimento?est ructura de pavimento?
1.1. Suficiente espesor para que la intensidad de las cargas ySuficiente espesor para que la intensidad de las cargas ypresiones sea tolerable por lapresiones sea tolerable por la subrasantesubrasante
2.2. Resistencia suficiente para asumir los esfuerzos impuestos por lResistencia suficiente para asumir los esfuerzos impuestos por lasascargas del tráfico.cargas del tráfico.
3.3. Suficiente espesor para prevenir el efecto del congelamiento enSuficiente espesor para prevenir el efecto del congelamiento ensubrasantessubrasantes..
4.4. El material del pavimento debe ser impermeable a la penetraciónEl material del pavimento debe ser impermeable a la penetracióndel agua superficial que pudiera debilitar ladel agua superficial que pudiera debilitar la subrasantesubrasante yy
consecuentemente el pavimento.consecuentemente el pavimento.5.5. El soporte del pavimento no debe ser susceptible alEl soporte del pavimento no debe ser susceptible al
congelamientocongelamiento
6.6. La superficie del pavimento debe ser resistente al deslizamientoLa superficie del pavimento debe ser resistente al deslizamiento
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Parámetros de diseñoParámetros de diseño
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Factores de DiseñoFactores de Diseño
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Métodos de Diseño de PavimentosMétodos de Diseño de Pavimentos
•• ReglasReglas prpráácticascticas
•• EmpEmpííricorico (CBR, Kansas, etc)(CBR, Kansas, etc)
•• EsfuezoEsfuezo cortantecortante llíímitemite
•• DeflexiDeflexióónn llíímitemite
•• RegresiRegresióónn basadabasada en elen el comportamientocomportamiento
•• MecanMecaníísticostico--empempííricorico
•• SolucionesSoluciones analanalííticasticas ((WatergaadWatergaad, etc), etc)
•• SolucionesSoluciones numnumééricasricas ((elementoselementos finitosfinitos,, probabilprobabilíísticastica,,
etc)etc)
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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04/200504/2005 3333
Estado del conocimiento y de la pract icaEstado del conocimiento y de la pract icaen diseño de pavim entosen diseño de pavimentos
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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04/200504/2005 3434
Procedimient o de diseño de pavim entosProcedimiento de diseño de pavimentos
flexiblesflexibles
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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1.3 Tipos de Pavim ent os1.3 Tipos de Pavim ent os
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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04/200504/2005 3636
Clasif icación por est ructuraClasif icación por est ructura
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Sección Típica de Paviment oSección Típica de Paviment o
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Secciones TípicasSecciones Típicas
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Tipos deTipos dePavimentosPavimentos
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Tipos de Pavim ent osTipos de Pavim ent os
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede PavimentosPavimentos FlexiblesFlexibles
•• ParcialParcial (partial depth)(partial depth)
•• CompletoCompleto (full depth)(full depth)
•• LosaLosa continua decontinua de Asfalto Asfalto--piedrapiedra(continuous rock asphalt mat(continuous rock asphalt mat--CRAM)CRAM)
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pavimentos FlexiblesPavimentos Flexibles
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pavimentos FlexiblesPavimentos Flexibles
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pavimentos FlexiblesPavimentos Flexibles
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Alternativas deAlternativas de
estructuras deest ructuras de
pavimentopavimento
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede PavimentosPavimentos RígidosRígidos
•• JPCP (JPCP (losaslosas con juntas )con juntas )
•• JRCP (JRCP (losaslosas concon refuerzorefuerzo))
•• CRCP (CRCP (losaslosas continuascontinuas concon refuerzorefuerzo))•• PCP (PCP (losaslosas prepre--esforzadasesforzadas))
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pavim ent os RígidosPavim ent os Rígidos
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Pavimentos CompuestosPavimentos Compuest os
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede PavimentosPavimentoscompuestoscompuestos
White topping
Black topping
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede fallafalla
•• EstructuralesEstructurales:: roturarotura dede unouno oo masmascomponentescomponentes deldel pavimentopavimento
•• FuncionalesFuncionales: la: la carreteracarretera nono eses capazcapaz dedecumplircumplir susu funciónfunción porpor problemasproblemas dedeconfortconfort,, seguridadseguridad oo regularidadregularidad superficialsuperficial((rugosidadrugosidad))
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede fallasfallas
•• CriterioCriterio dede FallaFalla
– – PavimentosPavimentos flexiblesflexibles
– – FisuramientoFisuramiento porpor fatigafatiga
– – Ahuellamiento Ahuellamiento
– – FisuramientoFisuramiento porpor temperaturatemperatura
•• PavimentosPavimentos rígidosrígidos
– – FisuramientoFisuramiento porpor fatigafatiga
– – BombeoBombeo o erosiono erosion
– – OtrosOtros:: descensodescenso, juntas, juntas deterioradasdeterioradas, etc, etc
Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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TiposTipos dede fallasfallas
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Modelos de respuestaModelos de respuesta
•Fisuramiento por fatiga de abajo hacia arriba
•Fisuramiento por fatiga de la superficie hacia abajo•Fatiga en bases estabilizadas quimicamente•Deformación permanente (ahuellamiento)
•Fisuramiento por temperatura
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Fisuras de arr iba hacia abajo en %Fisuras de arr iba hacia abajo en %
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Fisuras de arr iba hacia abajo enFisuras de arr iba hacia abajo enlongitudlongitud
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Fisuras de abaj o hacia arr ibaFisuras de abaj o hacia arr iba
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Pavimentos EspecialesPavimentos Especiales--
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Fisuras de arr iba hacia abajoFisuras de arr iba hacia abajo
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Fisuras térm icasFisuras térm icas
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AhuellamientoAhuellamiento
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RugosidadRugosidad