ESTRATEGIAS DE INTERVENCIÓN Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

INTRODUCCIÓN

El concreto de cemento Portland, a través de la historia, ha demostrado ser el material de construcción más adecuado para las estructuras, superando con grandes ventajas otras alternativas viables, coma madera o acero. Sin embargo, a pesar de que el hormigón pudiera ser considerado un material prácticamente eterno -siempre que reciba un mantenimiento sistemático y programado - hay construcciones que presentan manifestaciones patológicas de intensidad importante, acompañadas de elevados costos para su rehabilitación. Generalmente se comprometen de los aspectos estéticos y en la mayoría de los casos, reducción de la capacidad resistente, pudiéndose llegar en ciertas situaciones, al colapso parcial o total de la estructura.

No obstante, teniendo en cuenta el grado actual de conocimiento de los procesos y mecanismos destructivos que actúan sobre las estructuras y considerando la gran evolución tecnológica experimentada en estos últimos años, es posible diagnosticar con éxito la mayoría de los problemas patológicos y seleccionar estrategias de intervención adecuadas. En este trabajo se exponen los principios básicos que deben considerarse en la selección de la técnica de reparación o protección más apropiada a cada caso concreto de intervención cuando los objetos son elementos estructurales de hormigón armado. Con este fin se incluye las diversas fases que debe abarcar el proceso de selección considerado en su globalidad, es decir, desde la imprescindible toma de datos previa hasta la relación comentada de las diversas técnicas y materiales a utilizar. Así, de forma general, se exponen en primer lugar las bases sobre las que ha de fundamentarse la diagnosis y el alcance de las diversas operaciones. A continuación, se relacionan los diversos tipos de intervención posibles según sean los objetivos de la actuación. Y en una tercera y última parte se detallan y precisan los materiales y técnicas de posible utilización, especificando sus propiedades y campos de aplicación.

Además, se realiza una exposición acerca de los productos disponibles en el mercado local para la reparación y protección de las estructuras de concreto armado.

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OBJETIVOS

Conocer los aspectos esenciales correspondientes a la rehabilitación y reparación de estructuras de concreto armado.

Exponer los materiales más utilizados en los proyectos de intervención y reparación.

Presentar una metodología y fundamentos técnicos para la selección de estrategias de intervención.

Realizar un recuento sobre los productos y técnicas disponibles a nivel local.

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1. GENERALIDADES

La rehabilitación (reparación y protección) exitosa de estructuras de concreto dañadas o deterioradas, requiere previamente de una evaluación y diagnóstico profesional y, luego, del diseño, supervisión y ejecución de una estrategia técnicamente acertada de acuerdo con estándares aceptados como el Estándar Europeo EN 1504.

Figura 1. Reparación de losa de entrepiso y vigas.

Antiguo Hospital San Pablo (2012) La intervención, cualquiera que sea, debe ir obligatoriamente ligada a una fase

previa que consiste en una definición lo más exhaustiva posible del estado actual,

y en su caso un “estudio de daños”, que concluyan con el diagnóstico sobre el

fenómeno que ha originado los daños, sus causas, sus repercusiones futuras y un

abanico de recomendaciones y propuestas de actuación.

La información que se genera en esta fase previa es la base para orientar la

selección de la intervención. Se estudia la respuesta de una estructura existente

con muchas incógnitas (algunas incontestables), a las acciones mecánicas y

reológicas cuya historia es a su vez en general desconocida en profundidad, al

contrario que en un proyecto nuevo en el que se definen como hipótesis de

partida. La intervención requerirá un proyecto que ha de tener en cuenta como ha

respondido la estructura (que debe basarse en el diagnóstico realizado), y como

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va a responder y a evolucionar ante las actuaciones que sobre ella se lleven a

cabo.

Los estudios de daños en general requieren, en primer lugar la presencia de un

técnico especialista, un patólogo, capaz de estudiar situaciones límite reales, que

sobrepasan la normativa, y están a caballo entre la ciencia y la técnica. El

patólogo ha de ser consciente de sus limitaciones, y dado que los trabajos de

definición del estado actual son estadísticamente complejos y los procesos

patológicos extraordinariamente variados, al igual que las ciencias y las técnicas

de que se dispone, deberá contar con el apoyo de un equipo multidisciplinar y

especialista, que le permita profundizar en el estudio de las variables [1].

De forma muy general, el proceso de selección, diseño y aplicación de estrategias

de intervención en estructuras de concreto incluye los siguientes pasos:

1.1 EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL DE LA ESTRUCTURA

Figura 2: Determinación el estado actual. Esclerómetro.

La evaluación del estado de una estructura de concreto reforzado dañada o

deteriorada, deberá ser llevada a cabo sólo por personal calificado y

experimentado. El proceso de evaluación debe siempre incluir los siguientes

aspectos:

Valoración del estado actual de la estructura, incluyendo defectos visibles,

no visibles y potenciales

Revisión de la exposición anterior, actual y futura

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1.2 DIAGNOSTICO DE LA CAUSA. DETERMINACIÓN DE LA MAGNITUD DEL

DETERIORO.

Revisión del diseño original, los métodos, programas o proceso de construcción y

análisis de los resultados de la evaluación para establecer las “causas u origen”

del daño, así:

Identificar daño mecánico, químico y físico al concreto

Identificar daño debido a la corrosión del acero de refuerzo

1.3 DETERMINACIÓN DE LOS OBJETIVOS DE REPARACIÓN Y PROTECCIÓN

Para la mayoría de estructuras deterioradas o dañadas, el propietario tiene varias

opciones que decidirán efectivamente la estrategia de reparación y protección

apropiada que cumpla los requerimientos futuros de la estructura. Las opciones

incluyen:

No hacer nada

Cambiar el uso de la estructura o reducir las cargas

Prevenir más daños, sin efectuar una rehabilitación

Mejorar, reparar y/o reforzar toda o parte de la estructura

demoler y construir nuevamente

1.4 SELECCIÓN DE ESTRATEGIAS APROPIADAS DE REPARACIÓN Y

PROTECCIÓN

Es necesario acatar los requerimientos e instrucciones de la normatividad vigente

y del propietario con relación a:

Durabilidad requerida, requisitos y desempeño.

Vida útil esperada después de la rehabilitación.

Cómo será la transmisión de las cargas antes, durante y después de la

rehabilitación.

Futuros trabajos de rehabilitación, incluyendo acceso y mantenimiento.

Costo-beneficio de las alternativas de solución.

Posibilidad y consecuencias de fallas estructurales.

Posibilidad y consecuencias de fallas parciales (desprendimientos de

concreto, ingreso de agua, etc.).

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Con respecto al medio ambiente:

La necesidad de proteger contra la acción del sol, lluvia, congelamiento,

viento, sales y otros contaminantes presentes durante la ejecución de los

trabajos.

El impacto ambiental o restricciones en los trabajos en proceso,

particularmente el ruido y el tiempo de ejecución.

El posible impacto ambiental/estético que generen las soluciones

alternativas.

1.5 DEFINICIÓN DE LOS REQUISITOS Y PROCEDIMIENTOS DE

MANTENIMIENTO FUTUROS

Se debe dar respuesta a los siguientes interrogantes

¿Cuál será la durabilidad y deterioro de los materiales escogidos para la

rehabilitación?

¿Qué sistemas de preparación de superficies y acceso se usarán

eventualmente y cuándo?

¿Quién es el responsable y cómo será financiado?

En resumen hay que conocer a fondo la obra en su conjunto, la respuesta real de

la estructura a las acciones que realmente ha tenido. La misión del patólogo es

unir lo invisible y lo manifiesto para establecer el origen de un fenómeno. Para

realizar el diagnóstico es importante “conocer al paciente” en su conjunto.

La definición del estado actual y/o el estudio de daños ha de constituir un documento completo aunque con un nivel de información diferente según el diagnóstico sea leve o grave. En el cuadro adjunto se indica una lista de chequeo, que permite evaluar el nivel de información conseguido, y si hay argumentos suficientes para valorar la necesidad o no de la intervención, y el riesgo de la misma. Como corolario del diagnóstico, en las conclusiones y recomendaciones del estudio debe quedar reflejada la necesidad del proyecto de reparación en su caso, y de que tanto el proyecto como la ejecución lo lleve a cabo un equipo acreditado para ello.

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2. SISTEMAS DE INTERVENCION La correcta selección de las estrategias de intervención es clave para la adecuada reparación de la estructura, y garantiza bajos costos y restablecimiento de la capacidad estructural de la edificación. Únicamente una diagnosis precisa, contrastada y fiable, permite determinar las soluciones más idóneas a aplicar en cada caso.

Es necesario en este punto aclarar y distinguir dos conceptos fundamentales: técnicas de intervención y técnicas de reparación. Las técnicas de intervención están netamente ligadas a los objetivos de las actuaciones, es decir, dependen del grado de recuperación deseado. De ahí que existan intervenciones de protección, intervenciones de reforzamiento, etc. Las técnicas de reparación, por su parte, engloban las diferentes acciones que se pueden llevar a cabo durante una intervención. 2.1 TECNICAS DE INTERVENCIÓN Para conseguir una adecuada selección de las técnicas y materiales de intervención, hay que determinar previamente la función o funciones que estas deberán cumplir una vez en servicio. Por las características de los trabajos a realizar y por su mayor o menor incidencia en los aspectos estructurales, podemos optar por cinco alternativas o tipos de intervención genéricos que comportan en si mismas unas formas de actuar sensiblemente diferenciadas. A grandes rasgos, estos grupos de soluciones los podemos resumir en los conceptos siguientes: 2.1.1 Actuaciones de urgencia. Se incluyen en este grupo las actuaciones que hay que realizar, de forma rápida, para corregir lesiones que pueden resultar peligrosas para el uso del edificio o para dar respuesta a una necesidad urgente en la funcionalidad del elemento estructural. En muchas ocasiones este tipo de actuación tiene un carácter temporal y su objetivo prioritario es el de mantener en servicio y/o evitar riesgos a los usuarios durante el tiempo que se realiza la diagnosis, se redacta el proyecto y se ejecuta la actuación definitiva. No obstante, en algunos casos se plantean como intervenciones que deben permanecer en el tiempo. Los medios auxiliares por los que las cargas deben ser trasmitidas previamente, durante o después de la intervención, son los primeros que se olvidan en los documentos de proyecto dado su carácter de provisionalidad. La importancia de

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estas operaciones que asumen un papel de anestesia de la estructura y de garantía de seguridad, nos exige estudiarlos y plantearlos con el máximo rigor profesional, ajustándolos a la solución o soluciones escogidas. No debemos olvidar que son muchos los casos en los que un mal apuntalamiento ha sido la causa de daños mayores que los que se pretendían corregir. Dimensionar correctamente y colocar con precisión los medios auxiliares es imprescindible para garantizar una intervención exitosa.

Figura 3. Apuntalamiento de un edificio tras una explosión.

2.1.2 Actuaciones de prevención y/o protección. Considera intervenciones cuyo propósito es dar una protección a los componentes estructurales para evitar o reducir la progresión de su proceso de degradación o protegerlos contra el fuego, atmósferas agresivas, corrosión, desgaste superficial, otros. Bajo este concepto, se pueden plantear diferentes variantes; así, se puede actuar protegiendo directamente el elemento estructural, actuando sobre su entorno, limitando las cargas de uso y planteando un seguimiento o control periódico en sus puntos críticos. Las limitaciones en el uso pueden resultar muy útiles para estructuras que no se encuentren en situaciones límite

2.1.3 Actuaciones de reparación. Cuando el deterioro ha alcanzado a los elementos estructurales, se hace necesario considerar la reparación de las zonas afectadas con el fin de recuperar sus prestaciones iniciales para que sean adecuadas a sus funciones estructurales. La complejidad e importancia de este tipo de actuaciones puede resultar muy variable, en función de las características del elemento, de su ubicación y de su estado de degradación.

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Figura 4. Reparación del tablero de un puente.

2.1.4 Actuaciones de refuerzo. Cuando nos encontramos ante errores en el cálculo o ante nuevas solicitaciones que superan las inicialmente previstas para los elementos estructurales, debemos recurrir a la incorporación de nuevos componentes estructurales, mediante sistemas de refuerzo adecuados.

Figura 5: “Encamisado metálico” de columna y vigas.

Los refuerzos de hormigón en algunos casos y los perfiles metálicos en otros, son también recursos adoptados en muchas de las reparaciones de las estructuras de hormigón. 2.1.5 Actuaciones de sustitución. Cuando la incapacidad estructural resulta manifiesta y el refuerzo difícilmente aplicable, se opta por la sustitución de la estructura. Esta sustitución se puede realizar eliminando físicamente el elemento estructural y sustituirlo por otro nuevo o, lo que resulta más sencillo, anulando su función mecánica actual mediante la introducción de nuevos elementos resistentes.

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Dada la complejidad de los componentes estructurales de un edificio y la diversidad de situaciones que puede presentar, resulta habitual que nos encontremos ante la necesidad de aplicar varias de estas opciones conceptualmente definidas. Para simplificar el trabajo, resulta recomendable agrupar situaciones parecidas para darles un tratamiento único, evitando así una multiplicidad de grados de intervención que complicarían innecesariamente la labor de proyecto y más aún los trabajos de ejecución.

Figura 6: Sustitución de vigas de concreto por perfiles metálicos.

Antiguo Hospital San Pablo (2012)

2.2 TÉCNICAS DE REPARACIÓN Como se mencionó anteriormente, las técnicas de reparación constituyen las acciones a llevar a cabo durante los proyectos de intervención. Las técnicas utilizadas en la reparación de obras de hormigón constituyen una ampliación de las técnicas de construcción en obra nueva. No obstante, la existencia de agua en ciertas ocasiones durante la reparación (por ejemplo de obras hidráulicas de hormigón), puede requerir actuaciones específicas y medidas especiales. En lo que sigue se hace una breve descripción de las técnicas de reparación más usuales:

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2.2.1 Técnica estándar. Es la técnica usual de construcción de elementos de hormigón, armados o no, tanto mediante prefabricación como in situ, independiente del transporte del hormigón. Es la técnica mayoritariamente empleada en reparación de grandes y pequeñas superficies en condiciones normales. 2.2.2 La técnica prepack. Durante la ejecución de esta técnica, se disponen previamente dentro de los encofrados los áridos y después se rellena con pasta de cemento. Es frecuente su empleo en grandes elementos y construcción bajo el agua (no circulante a fuertes velocidades). 2.2.3 Técnica de proyección. Es mayoritariamente empleada con morteros y hormigones proyectados, ya sea por vía seca o vía húmeda. En cualquier caso esta técnica suele emplearse en reparación de grandes superficies con pequeños espesores, en condiciones normales. Hay que tener presente que el hormigón resultante tiene, en general, una permeabilidad ligeramente inferior que la correspondiente a un hormigón moldeado y vibrado y, en consecuencia, puede implicar la presencia de problemas de durabilidad por carbonatación del hormigón.

Figura 7. Proyección de concreto.

2.2.4 Técnica de inyección. Esta técnica es empleada principalmente para tapar vías de agua y rellenar huecos dentro de la masa de hormigón o terreno. Pueden emplearse productos en configuración definitiva (morteros de cementos, resinas) a falta de endurecedor o bien productos que al reaccionar con el agua modifican su estado aumentando de volumen (espumas, etc.). Es frecuente su empleo en impermeabilización de grandes macizos en cualquier condición y en sellado de fisuras, juntas, etc. 2.2.5 Técnica de imprimación es utilizada como puente de unión entre el soporte y el nuevo material. En la misma se dispone el material de unión ya sea manualmente (brocha u otro medio) o bien con medios mecánicos por proyección. Su empleo es usual en grandes y pequeñas superficies en distintas condiciones.

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2.2.6 Técnica de impregnación. es utilizada tanto como fuente de unión como de mejora del material soporte. En ella el material de unión se hace penetrar unos milímetros en el soporte mediante vacío u otro sistema. Su empleo, hoy en día bastante restringido, es indicado en grandes y pequeñas superficies en condiciones normales.

Figura 8: Impregnación.

2.2.7 Técnica de aportación de materiales. hace referencia en este caso a aquellas reparaciones en las que se aporta un material previamente fabricado, por ejemplo, láminas plásticas en impermeabilizaciones de canales. Suelen emplearse en grandes y pequeñas superficies en condiciones normales. 2.2.8 Otras técnicas. Cualquier ingeniero cualificado tiene la capacidad para idear sus propias técnicas de reparación, fundamentadas en los conocimientos científicos pertinentes. Teniendo en cuenta que cada edificación es única; los deterioros que la afectan y las estrategias de intervención, en ocasiones, también son excepcionales. Por lo tanto, la pericia y experiencia del profesional encargado es muy importante.

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3. MATERIALES DE REPARACIÓN

En primer lugar, hay que señalar, que los materiales de reparación son también materiales usuales en estructuras de nueva implantación si bien, en este caso, tienen una aplicación específica como es la reparación y/o el refuerzo. La elección de un material de reparación viene condicionada por la causa del daño y la forma de manifestarse el mismo. Así pues en aras a lograr el éxito en la elección del material y su empleo en la reparación es necesario realizar previamente un correcto diagnóstico de las causas de daño y extensión del mismo

Evidentemente, existen otros factores que condicionan la elección del material de reparación: técnicos, económicos, estéticos, preparación equipos humanos, otros. No obstante, en general las opciones existentes en cada caso, tal como se muestra más adelante, no son muy numerosas, lo cual facilita la elección. Desde el punto de vista económico, al elegir un material no sólo hay que incluir los costes de inversión del mismo sino también los costes de mantenimiento requeridos. A estos costes habría que incorporar ciertos costes de carácter político-técnico asociados a la probabilidad de fracasar en la reparación. 3.1 HORMIGÓN Y ADITIVOS El hormigón de cemento Portland es el material tradicionalmente usado en reparaciones y refuerzos. En la gran mayoría de los casos, requiere una dosificación que mejore algunas de sus características naturales. Puede que sea necesario obtener altas resistencias iniciales, eliminar la retracción de secado, lograr ligeras y controladas expansiones, elevada adherencia al sustrato, baja permeabilidad y otras propiedades, normalmente obtenidas a costa del empleo de aditivos y adiciones tales como plastificantes, reductores de agua, impermeabilizantes, escoria de alto horno, cenizas volantes, microsílica y, la clásica reducción de la relación agua/cemento. Desde el punto de vista del hormigón, existen dos tipos generales de conglomerados:

Conglomerante hidráulico (agua y cemento) al que se pueden introducir distintas modificaciones (aditivos, cenizas, microsílice, etc.) para que se ajuste de forma más satisfactoria a determinados requisitos específicos que se le puedan exigir.

Conglomerante orgánico (resinas) que puede presentarse en distintas familias (epoxi, poliester, acrílicas, etc.) siendo compatible o no con el agua.

Existen en el mercado microhormigones y morteros industrializados ya adecuadamente dosificados para uso en reparos y refuerzos según el tipo de

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problema patológico que se presente, según las características de la zona a ser reparada, por ejemplo, vertical u horizontal, y resistentes a la agresividad del medio ambiente. Están incluidos en este grupo los hormigones proyectados, tanto vía seca como vía húmeda. Normalmente usan áridos gruesos de tamaño máximo característico igual a 9 mm, lo que en realidad los clasificaría como microhormigones o morteros proyectados.

Figura 9: Hormigón.

3.2 MORTEROS POLIMÉRICOS Son morteros a base de cemento Portland modificados con polímeros, que usan áridos con granulometría adecuada formulados especialmente con aditivos y adiciones que les confieren propiedades especiales. Son también llamados de morteros de base mineral y el proceso de endurecimiento está basado en la reacción de los granos de cemento con el agua de amasado. En general tienen retracción compensada y son tixotrópicos, permitiendo su uso en superficies verticales e inclinadas. Ver Figura 10. 3.3 GROUTING DE BASE CEMENTO El grouting es un material fluido y autocompactante en estado recién mezclado, utilizado para rellenar cavidades y consecuentemente tornarse adherente, resistente y sin retracción en el estado endurecido.

Grouting es un mortero especializado para el relleno de espacios. Es un Mortero que no tiene contracción ni expansión positiva. La necesidad de

diferenciar el grouting es que los morteros comunes de cemento portland tienen una contracción progresiva. Esta contracción vuelve a generar un hueco en el espacio que se esté llenando. Ver Figura 11.

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Un grouting de base cemento está constituido por cemento Portland común u ordinario, cemento compuesto (con adiciones) o cemento de alta resistencia inicial, áridos de granulometría adecuada, aditivos expansores y aditivos superplastificantes. Existen varios tipos, a saber:

Grouting Cementicio no Metálico (Grout NM)

Grouting Cementicio con Agregados Metálicos (Grout Metalico)

Grouting Epóxico

Figura 10. Mortero-Concreto Polimérico. Aplicación Vertical

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Figura 11: Grouting. Ejemplo SikaGrout 212.

3.4 RESINAS EPOXI Una resina epoxi o poliepóxido es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o «endurecedor». Las resinas epoxi más frecuentes son producto de una reacción entre epiclorohidrina y bisfenol A. Hasta ahora han sido muchos y muy diversos los materiales que se han empleado para la reparación y restauración del concreto, pero el camino de la resina epóxica es sin duda alguna el indicado. La resina es, en sí misma, un plástico con características muy especiales que se presenta en una amplia gama, desde líquidos de baja viscosidad hasta sólidos de alto punto de fusión. En la actualidad, sus aplicaciones más conocidas son la unión entre concretos, morteros, juntas, membranas, anclajes, pinturas, etc. Sus logros en la reparación estructural son verdaderamente espectaculares; pueden citarse ejemplos en los que se incluyen puentes, presas, edificios de más de 20 pisos y otras obras civiles de gran envergadura. La resina epóxica se compone de 100% de sólidos, no tiene contracciones, su capacidad de adherencia es tal que no se despega del concreto, y frente a la compresión tiene una capacidad que normalmente varía, de acuerdo con cada fabricante, de 400 a 1 000 kg/cm2, resistencia claramente superior a la de los concretos que comúnmente se emplean. Además, su deformación en las formulaciones para inyectar varía de 3 a 7%, es estable, durable y de fácil

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aplicación, lo que convierte a la resina epóxica en una herramienta ideal para las reparaciones de elementos de concreto. Sus aplicaciones en edificaciones incluyen:

Excelentes revestimientos

Inyección de grietas y fisuras

Reparación de coqueras

Pegado de hormigones de distintas edades

Pegado de acero a hormigón

Pegado de elementos metálicos

Figura 12: Resina Epoxi para sellar grietas.

Figura 13: Resinas epoxi para revestimiento y protección de pisos.

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3.5 SILICATACIÓN Por silicatación de la superficie del hormigón se entiende, una serie de procedimientos similares, que tienen por objetivo tapar los poros superficiales y endurecer las superficies del hormigón o mortero de piso y contrapiso, impermeabilizándolos. Pueden también ser aplicados en superficie verticales, impermeabilizándolas y protegiéndolas. Las opciones de silicaton incluyen:

Metasilicato de sodio o potasio

Tetrafluoreto de silicio

Flúor silicato de magnesio o de zinc 3.6 BARNICES Y PINTURAS Se denominan barnices e hidrofugantes, las pinturas aplicadas a las superficies de estructuras de hormigón, destinadas a protegerlas e impermeabilizarlas, sin que

sea alterado sustancialmente su aspecto. El barniz es una disolución de una o más

sustancias resinosas en un disolvente que se volatiliza o se deseca al aire con

facilidad, dando como resultado una capa o película. Se usa para proteger superficies. Las pinturas son dispersiones de pigmentos en aglutinantes, que cuando aplicadas en capas finas sobre una superficie, sufren un proceso de secado o curado y endurecimiento, formando una película sólida, adherente al sustrato e impermeable. Los pigmentos pasan a tener papel importante en las pinturas o imprimaciones, cuando se desea una protección anticorrosiva, ya sea por barrera, por inhibición química o por protección catódica. Las pinturas pueden ser orgánicas o bituminosas. Las orgánicas, a su vez, incluyen: Goma clorada, vinilicos, uretanas, epoxis y acrílicas.

Figura 14: a). Pintura Bituminosa Sika Igol. b) Hidrofugante Pintuco Siliconte

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4. PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DEL CONCRETO Muchas fallas de reparación del concreto reforzado son causadas por no ejecutar adecuadamente los trabajos de preparación previos, a saber: la remoción de concreto, la limpieza de varillas y el acondicionamiento de superficies, entre otras. La preparación adecuada de la superficie es absolutamente esencial para tener una aplicación y desempeño adecuados. El resultado deseado en la preparación será una superficie firme y libre de contaminantes con textura similar a una teja (que haya absorción y poro abierto), evitar completamente cualquier contaminación o residuos que afecten al acabado e impidan la correcta adherencia de los materiales. Deberá tenerse presente que aun una superficie nueva de concreto (28 días mínimo de edad) deberá ser acondicionada para generar la rugosidad referida; de ninguna manera basta con el solo hecho de barrer, limpiar e incluso lavar. Existen varios métodos para la preparación de la superficie del concreto y pueden ser clasificados en 3 grupos como sigue:

Tratamiento Químico. diluciones de ácidos, uso de desengrasantes, detergentes, agua a presión, etc.

Tratamiento Mecánico. Shotblasting, restregado con piedras abrasivas, escarificación e incluso sandblasting.

Tratamiento Combinado. Este tratamiento consiste en hacer uso de algún método mecánico; ejemplo restregado con piedras abrasivas mediante devastadora y posteriormente un tratamiento con ácido diluido con lo que se limpiará la porosidad del concreto y se abrirá poro adecuadamente en los valles de la superficie del piso de concreto

Si el concreto tiene un acabado pulido “requemado” a consecuencia de haber pasado repetidas veces y enérgicamente las llanas y, dada la dureza podría no ser suficiente el tratamiento con ácido, en este caso el shotblast, restregado, o escarificación, también pueden ser necesarios. En caso de concreto Viejo, la superficie debe estar sana, en buenas condiciones y deben de removerse los recubrimientos existentes mal adheridos, la superficie debe estar limpia, libre de aceite, cera, pintura, o cualquier otro contaminante.

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4.1 REVISIÓN DE POSIBLES CONTAMINANTES ANTES DE LA PREPARACIÓN DEL CONCRETO QUÍMICA O MECANICAMENTE. Antes de empezar a preparar el concreto se debe revisar si este se encuentra contaminado con aceites, membranas de curado, grasas o algún otro contaminante que pueda afectar la adherencia de los recubrimientos. Para hacer más fácil la limpieza debe comenzarse por quitar los excesos de contaminante por medio de cuñas, espátulas o palas.

Figura 15. Mancha de aceite y grasa en un pavimento de concreto

Para probar que la superficie ha quedado descontaminada, se puede aplicar una solución de ácido muriático (agua 3 partes y ácido muriático 1 parte); una tupida y uniforme capa de burbujas indicará que el desengrasado esta completo. La falta de burbujeo indica que aun existen residuos de grasa o aceite. Después de restregar nuevamente hasta que el desengrasado sea total, será necesario repetir la prueba con la dilución de ácido referida. 4.2 PREPARACIÓN DE SUPERFICIE MECÁNICAMENTE Máquina desbastadora. Método recomendado para preparar superficie de concreto para aplicar recubrimientos de bajo espesor (de 4 a 25 mils). Se refiere a restregado del concreto con piedras abrasivas; son las comúnmente empleadas para el desbaste y pulido del mármol, terrazo o concreto, las piedras se consiguen en el mercado en diferentes grados abrasivos y se instalan en trozos adecuadamente a la maquina elegida. Las maquinas son las conocidas tradicionalmente y se encuentran de una o dos cabezas en diversas marcas. El proceso de desbaste deberá hacerse con agua , retirando los lodos y repitiendo la operación hasta generar rugosidad abriendo poro, la superficie debe ser restregada con cepillo duro y agua limpia para destapar los poros, enjuagar abundantemente. En ocasiones es recomendable apoyarse con arena silica aproximadamente de mallas 60/80 la cual se riega sobre el concreto en el

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proceso de restregado para hacer un medio más abrasivo. Deberá evitarse que la superficie quede rayada para evitar que esto se vea a través del recubrimiento.

Figura 16: Desbaste del concreto

Máquina escarificadora. Método recomendado para preparar superficie de concreto para aplicar sistemas de recubrimientos con carpeta de mortero desde 3 hasta 6 mm de espesor. Se refiere a escarificación del concreto mediante múltiples impactos a alta velocidad, con lo que se elimina la cascarilla superficial. Es un método eficiente puesto que se llega a la firmeza del concreto dando seguridad en la adherencia a los sistemas con morteros. La maquina deberá equiparse con aspiradores para evitar la formación de nubes de polvo. La maquina se consigue con motor a gasolina o eléctrico; una cuadrilla bien equipada deberá contar con las dos alternativas. La escarificación también puede ser manual.

Figura 17: Escarificación a) mecánica b) manual

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Máquina Grallanadora (Shotblasting). Método recomendado para preparar superficies de concreto para aplicar sistemas de recubrimiento preferentemente con carpeta de mortero desde 3 hasta 6 mm de espesor. Se refiere a tratamiento de la superficie del concreto, lanzando granalla metálica a muy alta presión, capaz de eliminar recubrimientos delgados de epóxico o poliuretano y/o la cascarilla superficial del concreto. El método es comúnmente conocido como Shotblasting. Brinda seguridad en la adherencia de los recubrimientos. Entre las ventajas al usar este equipo, se destacan las siguientes:

No se genera polvo debido a su eficiente aspirador y colector.

No se moja la superficie debido a que el tratamiento es en seco.

Alto avance en preparación de áreas.

Se procede de inmediato a la aplicación de los sistemas puesto que no se tienen tiempos de espera al haber mojado la superficie.

Figura 18: Shotblasting

Máquina Pulidora. Método recomendado para preparar superficies para aplicar sistemas de recubrimiento delgado por mantenimiento en secciones donde ya se tiene un sistema anterior pero con buenas condiciones de adherencia. Se refiere a un método con el cual con la ayuda de la maquina se procede a lavar y lijar recubrimientos anteriores abriendo poro para hacer la aplicación de recubrimientos por mantenimiento.

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Figura 19: Maquinas Pulidoras

Chorro de arena (Sandblasting): Se utiliza para la preparación de grandes superficies y áreas angulosas, remoción de lechada de cemento, polvo u otros contaminantes. Entre los equipos utilizados podemos mencionar: Compresor de aire, equipo de chorro de arena, abrasivo (arena), manguera para alta presión, boquilla direccional y eventualmente agua. La arena de sílice o escoria de alto horno utilizada debe poseer la granulometría adecuada, debe ser lavada, libre de materia orgánica. La arena usada en los trabajos no es reutilizable. No obstante, el sanblasting produce gran cantidad de polvo que contamina el ambiente circundante por lo que los trabajadores necesitan utilizar máscaras Además, después de la utilización del chorro seco, es necesario proceder a la limpieza de toda la superficie con aire. En adición, esta técnica no remueve fracciones de espesores mayores de 3 mm por lo que en ciertos casos precisa escarificación previa comprimido. Entre las ventajas del método citamos: Permite preparar superficies que no son fácilmente accesibles con otros procedimientos (ángulos salientes, aristas, perforaciones) Altos rendimientos.

Figura 20: Equipo de Sandblasting

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4.3 PREPARACIÓN CON ÁCIDOS Antes que nada, se debe recordar que los ácidos representan en si un peligro por lo que debe evitarse el contacto con los ojos, piel y ropa; deberá usarse el equipo de protección personal correspondiente tal como: guantes de hule, careta, mascarilla para gases, peto, botas de hule, etc. El método de preparación con ácidos es recomendado para preparar superficies de concreto para la aplicación de sistemas de recubrimientos delgados (4 a 12 mm). Es un método económico pero habrán de tomarse en cuenta los riesgos que este representa ante condiciones adversas. Recordar que se generan gases y por ello olores tóxicos y desagradables ante la falta de ventilación adecuada. Para decidir el uso de ácido muriático, deberá observarse que haya la ventilación adecuada y que no existan elementos metálicos que puedan ser dañados por el ambiente corrosivo que se genera. En estos casos deberá evaluarse la conveniencia de utilizar ácido fosfórico o el método por tratamiento mecánico que mejor convenga. Otra razón para usar ácido fosfórico es que el piso de concreto contenga endurecedor metálico el cual si trata con ácido muriático, generará gran cantidad de oxido. El fosfórico tratará el metal y abrirá poro en el concreto para un buen perfil de anclaje.

Lavar la superficie con agua a alta presión (2500 psi) y posteriormente enjuagar para eliminar el polvo superficial.

Aplicar una solución de ácido muriático con agua (1 a 3 partes). La proporción puede variar en función de la concentración del ácido y las características del concreto; razón por la cual debe cuidarse que no sea tan concentrado que dañe al concreto o tan pobre que no haga efervescencia y por consiguiente no abra poro suficiente para garantizar la adherencia. Se usa un recipiente de plástico a manera de regadera, aplicando la solución generosamente.

Dejar la solución sobre el concreto por 2 o 3 minutos para que se lleve a cabo la reacción, el burbujeo deberá ser evidente.

Mediante cepillo duro o cepillos mecánicos restriegue la superficie.

Finalmente restriegue la superficie agregando abundante agua limpia y enjuagar. El uso de un neutralizante de pH como el amoniaco, es recomendado con lo que se ayudará también para pasivar el ácido que se está desechando.

Deje secar completamente para proceder a la aplicación de los recubrimientos. Si es necesario revisar la humedad del piso.

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No se debe permitir que la solución ácida se seque en la superficie del concreto, para retirarla se debe enjuagar con agua limpia. Si el ácido se secara, repita la operación y haga el lavado correspondiente. 4.4 PREPARACIÓN DEL ACERO DE REFUERZO 4.4.1 Exposición y socavación de varillas

Remueva el concreto suelto o delaminado arriba del acero de refuerzo corroído.

Después de estas remociones iniciales, socave todas las varillas corroídas expuestas. La socavación proporciona espacio libre para limpiar el lado ciego de la varilla y dejará que el material de reparación encierre a manera de cápsula la varilla, asegurando estructuralmente la reparación. Deje al menos 0.6 cm de espacio libre entre las varillas expuestas y el concreto circundante o el espacio de diámetro más grande del agregado del material de reparación, el que sea mayor de los dos.

Continúe removiendo concreto a lo largo de las varillas corroídas hasta alcanzar los sitios libres de la corrosión que impide la adherencia, sitios en los que la varilla está bien adherida al concreto circundante.

Si el acero de refuerzo no corroído es expuesto durante el proceso de socavación, tenga cuidado de no dañar la adherencia de la varilla con el concreto circundante. Si tal adherencia se rompe, socave la varilla.

Si algún acero de refuerzo está suelto, asegúrelo en su lugar amarrándolo a otras varillas aseguradas o por otros métodos aprobados.

Figura 21: Proceso de limpieza, preparación y recubrimiento de acero de refuerzo.

4.4.2 Limpieza del acero de refuerzo. Remueva toda la corrosión y el descascaramiento de la varilla para promover la máxima adherencia del material de reparación. El sopleteado con un material abrasivo libre de aceite es el método preferido. Una ligera acumulación de herrumbre cohesionada con la superficie de la varilla no suele ir en detrimento de la adherencia. Sin embargo, si se va a

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aplicar un recubrimiento protector a la varilla, siga las recomendaciones del fabricante del recubrimiento para la preparación de ésta.

4.4.3 Reparación del acero de refuerzo a causa de pérdida de sección. Si el

acero de refuerzo ha perdido sección transversal importante, se deberá consultar con un ingeniero en estructuras. Si es necesario hacer reparaciones al acero de refuerzo, la varilla puede ser reemplazada completamente o se puede colocar una varilla complementaria sobre la sección afectada. Las varillas complementarias se pueden empalmar mecánicamente a las varillas antiguas o colocar en forma paralela a las varillas existentes, aproximadamente a 0.6 cm a partir de estas últimas. Las longitudes de traslape se determinarán de acuerdo con ACI 318. Se pueden hallar otras normas en el CRSI y en el manual AASHTO.

Figura 22: Barras de refuerzo que han perdido su recubrimiento

4.4.4 Acondicionamiento de borde de superficie.

Después de la remoción del concreto delaminado y de la socavación del acero de refuerzo, remueva el concreto adicional tanto como sea necesario para proporcionar el espesor mínimo requerido del material de reparación.

En las ubicaciones de borde, proporcione cortes a ángulo estrecho respecto a la superficie de concreto con cualquiera de los métodos siguientes: Corte con sierra 0.6 cm o menos, según se requiera para evitar cortar acero de refuerzo. Utilice equipo mecánico, tal como hidrodemolición o rompedores de impacto. Evite bordes de bisel.

Después de terminar las remociones y el acondicionamiento de bordes, remueva los materiales que impidan la adhesión, tales como suciedad, lechada de cemento y agregados adheridos sueltos, por medio de sopleteado con abrasivos o con chorro de agua de alta presión con o sin material abrasivo. Revise las superficies de concreto después de la limpieza para asegurar que estén libres de agregados o delaminaciones sueltas adicionales.

Si se utiliza hidrodemolición, se deben remover de las superficies preparadas la lechada de cemento y las partículas antes de que se endurezca la lechada.

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5. PRODUCTOS DISPONIBLES LOCALMENTE En este capítulo, se mencionarán algunos productos disponibles en la zona para la reparación de concretos. La información relacionada a continuación se obtuvo de los catálogos de los mismos productos, los cuales a su vez, son distribuidos libremente por las empresas productoras, en particular SIKA y TOXEMENT. 5.1 PRODUCTOS SIKA PARA LA REPARACIÓN Y REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO 5.1.1 SIKADUR 32 Primer. Es un adhesivo epóxico de dos componentes, libre de solventes. Garantiza una pega perfecta entre concreto fresco y endurecido. Ver Figura 23. Este compuesto puede ser utilizado para diversas aplicaciones:

Como puente de adherencia para la pega de concreto fresco a concreto endurecido.

Como ayuda a la adherencia de un mortero o concreto nuevo o de reparación a un sustrato de concreto para lograr una pega permanente que no sea afectada, en condiciones de servicio, por la humedad ó agentes agresores (durabilidad).

Como imprimante de alta adherencia para recubri mientos epóxicos sobre superficies de concreto absorbentes, húmedas o metálicas secas.

Para anclajes y rellenos.

Como capa impermeable y barrera de vapor de agua en los casos que se requiera.

Sikadur 32 tiene variadas ventajas, a saber: Insensible a la humedad, excelente adherencia a superficies húmedas, forma barrera de vapor, fácil aplicación, altas resistencias mecánicas, no presenta contracción, entre otras. La superficie debe estar sana y limpia, libre de partes sueltas, contaminación de de aceites, polvo, residuos de curadores, lechada de cemento u otras sustancias extrañas. Como método de limpieza suele utilizarse chorro de arena, chorro de agua a presión, pulidora. En el caso del acero de refuerzo, la superficie debe estar seca y libre de contaminación de grasas, aceites, oxidación y cascarilla de laminación.

5.1.2 SIKADUR 52 Inyección. Inyección para soldar grietas en elementos de concreto. Es un adhesivo epóxico de dos componentes con alta fluidez y excelentes resistencias. Adhiere sobre superficies de concreto secas o húmedas o metálicas secas.

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Este compuesto puede ser utilizado para diversas aplicaciones:

Como llenante y sellante de cavidades y grietas inactivas en elementos estructurales, tales como placas, muros, columnas, vigas, etc., impidiendo la infiltración de agua u otras materias corrosivas.

Como soldadura entre secciones de concreto fallado, restableciendo las resistencias originales de la estructura.

Como inyección adhesiva en fisuras inactivas en elementos estructurales de concreto, en uniones imperfectas, entre concretos, morteros, piedra, acero y madera.

Relleno de anclaje de pernos, espigos, conectores, etc. Entre sus ventajas podemos mencionar

Posee altas resistencias mecánicas.

Adhiere sobre superficies húmedas.

Fácil penetración en grietas delgadas por su baja viscosidad.

No presenta contracción.

No contiene solventes. Antes de la aplicación del producto, la superficie debe estar sana y limpia, libre de partes sueltas, contaminación de aceites, polvo, residuos curadores, lechadas cementosas, u otras materias extrañas. La superficie puede estar seca, húmeda o saturada, pero libre de empozamientos. La edad de los elementos de concreto debe ser mínimo de 28 días. Sobre la superficie a sellar para la inyección se debe limpiar con chorro de arena o grata metálica. En grietas se recomienda utilizar aire a presión.

Figura 23. Sikadur 32

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Figura 24: Sikadur 52 Inyección.

5.1.3 SIKAREPAIR 224. Mortero de reparación cementoso monocomponente para reparación estructural. Es un mortero listo para usar, con humo de sílice, reforzado con fibras, de alta resistencia y con retracción compensada. Formulado para aplicaciones con llana o lanzado a baja presión. Diseñado especialmente para aplicaciones verticales y sobre cabeza. Usos:

Aplicaciones en pisos, sobre cabeza y verticales.

Reparaciones estructurales en parqueaderos, plantas industriales, caminaderos, puentes, túneles, rampas y represas.

Tanques de agua potable. Ventajas

Mortero monocomponente, listo para usar.

Fácil de usar, solo hay que agregar agua.

Se puede lanzar.

Aprobado para estar en contacto con agua potable.

Manejabilidad superior. Se puede aplicar y dar acabado con llana.

Gran adherencia.

Compatible con el coeficiente de expansión térmica del concreto.

Resistencia superior a las sales de deshielo. Buena resistencia a los ciclos de hielo/deshielo.

Resistencias tempranas altas.

Reforzado con fibras. Antes de la aplicación de Sikarepair 224, el sustrato debe estar sano, limpio, libre de aceites o grasas, material suelto, contaminantes o cualquier material que impida su adherencia. El acero de refuerzo debe estar limpio y libre de óxido. Asegúrese que el área a reparar no tiene menos de 1cm de profundidad. La

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preparación de la superficie debe hacerse con chorro de agua a presión, o por otro medio mecánico apropiado hasta obtener una superficie del concreto (CSP-6). Sature la superficie con agua limpia hasta que quede superficialmente seca pero sin empozamientos. El acero de refuerzo debe limpiarse por medios mecánicos hasta remover todo el óxido. Donde haya corrosión por cloruros, el acero debe lavarse con agua limpia a presión después de la limpieza mecánica. Si desea imprimar el acero de refuerzo use el SikaTop Armatec 110 EpoCem.

Figura 25. Sikarepair 224

5.2 PRODUCTOS TOXEMENT PARA LA REPARACIÓN Y REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

5.2.1 Puentes mejorados de adherencia.

Epotoc 1-1. Adhesivo epóxico de dos componentes para pega de concreto nuevo a concreto endurecido.

Toc 5010. Mortero epóxico para reparación y pega de elementos de concreto. Se usa en la reparación y pega de elementos en concreto: recuperación de bordes y fisuras en muros, losas de piscinas, y otros.

5.2.2 Anclajes.

Euco 452 gel. Sistema epóxico de dos componentes diseñado como un adhesivo insensible a la humedad. Utilizado para pega de diferentes materiales y anclaje de pernos y varillas.

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E3F Grout. Anclaje epóxico y mortero de nivelación.

Grautoc. Mortero con base en cementos especiales que controla cambios de volumen y contracciones, de gran fluidez adherencia, altas resistencias mecánicas tempranas y finales.

Figura 26: Uso de Puentes de adherencia.

Figura 27. Uso de anclajes.

5.2.3 Reparaciones en pisos y superficies horizontales.

Thin Top Supreme. Mortero acrílico monocomponente para recubrimientos horizontales de bajo espesor.

Concrete Top Suprem. Mortero acrílico monocomponente.

Hardtop No. 4 Cálido o Frio. Mortero acrílico fluido para la reparación de superficies de concreto.

Eucofast. Mortero de fragüe acelerado para reparcheo y reparación. Puede conseguirse en versión autonivelante.

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Eucocreto 100. Mortero de reparación de alto desempeño.

Eucopatch E. Mortero epóxico para reparación de placas de concreto. 5.2.4 Reparaciones verticales y sobre cabeza.

Verticoat No. 1. Mortero acrílico impermeable monocomponente para reparaciones de bajo espesor en superficies verticales e invertidas.

Hardtop No.1, No.2 y No. 14. Morteros acrílicos impermeable para recubrimientos de bajo espesor. Utilizados en reparaciones.

5.2.5 Inyección epóxica.

Euco Inyección 100. Sistema epóxico de dos componentes recomendado para inyección en grietas estructurales expuestas a la humedad. Se utiliza como tratamiento para grietas inactivas, originadas por retracciones, cargas prematuras, asentamientos diferenciales y movimientos sísmicos.

Top Confinador. Masilla adhesiva epóxica para confinar. Recomendado para confinar o sellar provisionalmente elementos endurecidos que van a ser sometidos a inyección epóxicas.

5.2.6 Protección de armaduras.

Toc Armadura 6037. Recubrimiento anticorrosivo en la protección del acero de refuerzo en el concreto. Se utiliza como protección anticorrosiva del acero de refuerzo tanto nuevo como aquel ya ha sido atacado, y como mejorador de adherencia entre concreto nuevo y concreto viejo.

Figura 28: Protección de armaduras

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BIBLIOGRAFÍA

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Recuperado el 1 de Junio de 2012, de Sitio Web de Adiproco:

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Helene, P., & Pereira, F. (2005). Manual de Rehabilitación de Estructuras de

Hormigón. Rahabilitar.

Instituo Mexicano del Cemento y el Concreto. (2005). Antes de reparar, hay que

preparar. Recuperado el 1 de Junio de 2012, de Sitio Web de IMCYC:

http://www.imcyc.com/revista/1998/abril/presforzado.htm

SIKA. (2012). SikaGuía 2012: Para la construccion y mantenimiento de la

construcción. Recuperado el 1 de Junio de 2012, de Sitio web de Sika:

http://col.sika.com/

TOXEMENT. (2012). Catálogo de Productos. Recuperado el 1 de Junio de 2012,

de Sitio Web de Toxement: http://www.toxement.com.co/