ESTRATEGIAS DE INTERVENCIN Y REPARACIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

INTRODUCCIN

El concreto de cemento Portland, a travs de la historia, ha demostrado ser el material de construccin ms adecuado para las estructuras, superando con grandes ventajas otras alternativas viables, coma madera o acero. Sin embargo, a pesar de que el hormign pudiera ser considerado un material prcticamente eterno -siempre que reciba un mantenimiento sistemtico y programado - hay construcciones que presentan manifestaciones patolgicas de intensidad importante, acompaadas de elevados costos para su rehabilitacin. Generalmente se comprometen de los aspectos estticos y en la mayora de los casos, reduccin de la capacidad resistente, pudindose 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 actan sobre las estructuras y considerando la gran evolucin tecnolgica experimentada en estos ltimos aos, es posible diagnosticar con xito la mayora de los problemas patolgicos y seleccionar estrategias de intervencin adecuadas. En este trabajo se exponen los principios bsicos que deben considerarse en la seleccin de la tcnica de reparacin o proteccin ms apropiada a cada caso concreto de intervencin cuando los objetos son elementos estructurales de hormign armado. Con este fin se incluye las diversas fases que debe abarcar el proceso de seleccin considerado en su globalidad, es decir, desde la imprescindible toma de datos previa hasta la relacin comentada de las diversas tcnicas y materiales a utilizar. As, 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 continuacin, se relacionan los diversos tipos de intervencin posibles segn sean los objetivos de la actuacin. Y en una tercera y ltima parte se detallan y precisan los materiales y tcnicas de posible utilizacin, especificando sus propiedades y campos de aplicacin.

Adems, se realiza una exposicin acerca de los productos disponibles en el mercado local para la reparacin y proteccin de las estructuras de concreto armado.

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OBJETIVOS

Conocer los aspectos esenciales correspondientes a la rehabilitacin y reparacin de estructuras de concreto armado.

Exponer los materiales ms utilizados en los proyectos de intervencin y reparacin.

Presentar una metodologa y fundamentos tcnicos para la seleccin de estrategias de intervencin.

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

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1. GENERALIDADES

La rehabilitacin (reparacin y proteccin) exitosa de estructuras de concreto daadas o deterioradas, requiere previamente de una evaluacin y diagnstico profesional y, luego, del diseo, supervisin y ejecucin de una estrategia tcnicamente acertada de acuerdo con estndares aceptados como el Estndar Europeo EN 1504.

Figura 1. Reparacin de losa de entrepiso y vigas.

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

previa que consiste en una definicin lo ms exhaustiva posible del estado actual,

y en su caso un estudio de daos, que concluyan con el diagnstico sobre el

fenmeno que ha originado los daos, sus causas, sus repercusiones futuras y un

abanico de recomendaciones y propuestas de actuacin.

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

seleccin de la intervencin. Se estudia la respuesta de una estructura existente

con muchas incgnitas (algunas incontestables), a las acciones mecnicas y

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

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

partida. La intervencin requerir un proyecto que ha de tener en cuenta como ha

respondido la estructura (que debe basarse en el diagnstico 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 daos en general requieren, en primer lugar la presencia de un

tcnico especialista, un patlogo, capaz de estudiar situaciones lmite reales, que

sobrepasan la normativa, y estn a caballo entre la ciencia y la tcnica. El

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

definicin del estado actual son estadsticamente complejos y los procesos

patolgicos extraordinariamente variados, al igual que las ciencias y las tcnicas

de que se dispone, deber 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 seleccin, diseo y aplicacin de estrategias

de intervencin en estructuras de concreto incluye los siguientes pasos:

1.1 EVALUACIN DEL ESTADO ACTUAL DE LA ESTRUCTURA

Figura 2: Determinacin el estado actual. Esclermetro.

La evaluacin del estado de una estructura de concreto reforzado daada o

deteriorada, deber ser llevada a cabo slo por personal calificado y

experimentado. El proceso de evaluacin debe siempre incluir los siguientes

aspectos:

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

no visibles y potenciales

Revisin de la exposicin anterior, actual y futura

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1.2 DIAGNOSTICO DE LA CAUSA. DETERMINACIN DE LA MAGNITUD DEL

DETERIORO.

Revisin del diseo original, los mtodos, programas o proceso de construccin y

anlisis de los resultados de la evaluacin para establecer las causas u origen

del dao, as:

Identificar dao mecnico, qumico y fsico al concreto

Identificar dao debido a la corrosin del acero de refuerzo

1.3 DETERMINACIN DE LOS OBJETIVOS DE REPARACIN Y PROTECCIN

Para la mayora de estructuras deterioradas o daadas, el propietario tiene varias

opciones que decidirn efectivamente la estrategia de reparacin y proteccin

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 ms daos, sin efectuar una rehabilitacin

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

demoler y construir nuevamente

1.4 SELECCIN DE ESTRATEGIAS APROPIADAS DE REPARACIN Y

PROTECCIN

Es necesario acatar los requerimientos e instrucciones de la normatividad vigente

y del propietario con relacin a:

Durabilidad requerida, requisitos y desempeo.

Vida til esperada despus de la rehabilitacin.

Cmo ser la transmisin de las cargas antes, durante y despus de la

rehabilitacin.

Futuros trabajos de rehabilitacin, incluyendo acceso y mantenimiento.

Costo-beneficio de las alternativas de solucin.

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 accin del sol, lluvia, congelamiento,

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

trabajos.

El impacto ambiental o restricciones en los trabajos en proceso,

particularmente el ruido y el tiempo de ejecucin.

El posible impacto ambiental/esttico que generen las soluciones

alternativas.

1.5 DEFINICIN DE LOS REQUISITOS Y PROCEDIMIENTOS DE

MANTENIMIENTO FUTUROS

Se debe dar respuesta a los siguientes interrogantes

Cul ser la durabilidad y deterioro de los materiales escogidos para la

rehabilitacin?

Qu sistemas de preparacin de superficies y acceso se usarn

eventualmente y cundo?

Quin es el responsable y cmo ser 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 misin del patlogo es

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

realizar el diagnstico es importante conocer al paciente en su conjunto.

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

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2. SISTEMAS DE INTERVENCION La correcta seleccin de las estrategias de intervencin es clave para la adecuada reparacin de la estructura, y garantiza bajos costos y restablecimiento de la capacidad estructural de la edificacin. nicamente una diagnosis precisa, contrastada y fiable, permite determinar las soluciones ms idneas a aplicar en cada caso.

Es necesario en este punto aclarar y distinguir dos conceptos fundamentales: tcnicas de intervencin y tcnicas de reparacin. Las tcnicas de intervencin estn netamente ligadas a los objetivos de las actuaciones, es decir, dependen del grado de recuperacin deseado. De ah que existan intervenciones de proteccin, intervenciones de reforzamiento, etc. Las tcnicas de reparacin, por su parte, engloban las diferentes acciones que se pueden llevar a cabo durante una intervencin. 2.1 TECNICAS DE INTERVENCIN Para conseguir una adecuada seleccin de las tcnicas y materiales de intervencin, hay que determinar previamente la funcin o funciones que estas debern cumplir una vez en servicio. Por las caractersticas de los trabajos a realizar y por su mayor o menor incidencia en los aspectos estructurales, podemos optar por cinco alternativas o tipos de intervencin genricos 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 rpida, 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 actuacin tiene un carcter 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 actuacin 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 despus de la intervencin, son los primeros que se olvidan en los documentos de proyecto dado su carcter de provisionalidad. La importancia de

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estas operaciones que asumen un papel de anestesia de la estructura y de garanta de seguridad, nos exige estudiarlos y plantearlos con el mximo rigor profesional, ajustndolos a la solucin o soluciones escogidas. No debemos olvidar que son muchos los casos en los que un mal apuntalamiento ha sido la causa de daos mayores que los que se pretendan corregir. Dimensionar correctamente y colocar con precisin los medios auxiliares es imprescindible para garantizar una intervencin exitosa.

Figura 3. Apuntalamiento de un edificio tras una explosin.

2.1.2 Actuaciones de prevencin y/o proteccin. Considera intervenciones cuyo propsito es dar una proteccin a los componentes estructurales para evitar o reducir la progresin de su proceso de degradacin o protegerlos contra el fuego, atmsferas agresivas, corrosin, desgaste superficial, otros. Bajo este concepto, se pueden plantear diferentes variantes; as, se puede actuar protegiendo directamente el elemento estructural, actuando sobre su entorno, limitando las cargas de uso y planteando un seguimiento o control peridico en sus puntos crticos. Las limitaciones en el uso pueden resultar muy tiles para estructuras que no se encuentren en situaciones lmite

2.1.3 Actuaciones de reparacin. Cuando el deterioro ha alcanzado a los elementos estructurales, se hace necesario considerar la reparacin 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 funcin de las caractersticas del elemento, de su ubicacin y de su estado de degradacin.

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Figura 4. Reparacin del tablero de un puente.

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

Figura 5: Encamisado metlico de columna y vigas.

Los refuerzos de hormign en algunos casos y los perfiles metlicos en otros, son tambin recursos adoptados en muchas de las reparaciones de las estructuras de hormign. 2.1.5 Actuaciones de sustitucin. Cuando la incapacidad estructural resulta manifiesta y el refuerzo difcilmente aplicable, se opta por la sustitucin de la estructura. Esta sustitucin se puede realizar eliminando fsicamente el elemento estructural y sustituirlo por otro nuevo o, lo que resulta ms sencillo, anulando su funcin mecnica actual mediante la introduccin 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 nico, evitando as una multiplicidad de grados de intervencin que complicaran innecesariamente la labor de proyecto y ms an los trabajos de ejecucin.

Figura 6: Sustitucin de vigas de concreto por perfiles metlicos.

Antiguo Hospital San Pablo (2012)

2.2 TCNICAS DE REPARACIN Como se mencion anteriormente, las tcnicas de reparacin constituyen las acciones a llevar a cabo durante los proyectos de intervencin. Las tcnicas utilizadas en la reparacin de obras de hormign constituyen una ampliacin de las tcnicas de construccin en obra nueva. No obstante, la existencia de agua en ciertas ocasiones durante la reparacin (por ejemplo de obras hidrulicas de hormign), puede requerir actuaciones especficas y medidas especiales. En lo que sigue se hace una breve descripcin de las tcnicas de reparacin ms usuales:

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2.2.1 Tcnica estndar. Es la tcnica usual de construccin de elementos de hormign, armados o no, tanto mediante prefabricacin como in situ, independiente del transporte del hormign. Es la tcnica mayoritariamente empleada en reparacin de grandes y pequeas superficies en condiciones normales. 2.2.2 La tcnica prepack. Durante la ejecucin de esta tcnica, se disponen previamente dentro de los encofrados los ridos y despus se rellena con pasta de cemento. Es frecuente su empleo en grandes elementos y construccin bajo el agua (no circulante a fuertes velocidades). 2.2.3 Tcnica de proyeccin. Es mayoritariamente empleada con morteros y hormigones proyectados, ya sea por va seca o va hmeda. En cualquier caso esta tcnica suele emplearse en reparacin de grandes superficies con pequeos espesores, en condiciones normales. Hay que tener presente que el hormign resultante tiene, en general, una permeabilidad ligeramente inferior que la correspondiente a un hormign moldeado y vibrado y, en consecuencia, puede implicar la presencia de problemas de durabilidad por carbonatacin del hormign.

Figura 7. Proyeccin de concreto.

2.2.4 Tcnica de inyeccin. Esta tcnica es empleada principalmente para tapar vas de agua y rellenar huecos dentro de la masa de hormign o terreno. Pueden emplearse productos en configuracin 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 impermeabilizacin de grandes macizos en cualquier condicin y en sellado de fisuras, juntas, etc. 2.2.5 Tcnica de imprimacin es utilizada como puente de unin entre el soporte y el nuevo material. En la misma se dispone el material de unin ya sea manualmente (brocha u otro medio) o bien con medios mecnicos por proyeccin. Su empleo es usual en grandes y pequeas superficies en distintas condiciones.

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2.2.6 Tcnica de impregnacin. es utilizada tanto como fuente de unin como de mejora del material soporte. En ella el material de unin se hace penetrar unos milmetros en el soporte mediante vaco u otro sistema. Su empleo, hoy en da bastante restringido, es indicado en grandes y pequeas superficies en condiciones normales.

Figura 8: Impregnacin.

2.2.7 Tcnica de aportacin de materiales. hace referencia en este caso a aquellas reparaciones en las que se aporta un material previamente fabricado, por ejemplo, lminas plsticas en impermeabilizaciones de canales. Suelen emplearse en grandes y pequeas superficies en condiciones normales. 2.2.8 Otras tcnicas. Cualquier ingeniero cualificado tiene la capacidad para idear sus propias tcnicas de reparacin, fundamentadas en los conocimientos cientficos pertinentes. Teniendo en cuenta que cada edificacin es nica; los deterioros que la afectan y las estrategias de intervencin, en ocasiones, tambin son excepcionales. Por lo tanto, la pericia y experiencia del profesional encargado es muy importante.

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3. MATERIALES DE REPARACIN

En primer lugar, hay que sealar, que los materiales de reparacin son tambin materiales usuales en estructuras de nueva implantacin si bien, en este caso, tienen una aplicacin especfica como es la reparacin y/o el refuerzo. La eleccin de un material de reparacin viene condicionada por la causa del dao y la forma de manifestarse el mismo. As pues en aras a lograr el xito en la eleccin del material y su empleo en la reparacin es necesario realizar previamente un correcto diagnstico de las causas de dao y extensin del mismo

Evidentemente, existen otros factores que condicionan la eleccin del material de reparacin: tcnicos, econmicos, estticos, preparacin equipos humanos, otros. No obstante, en general las opciones existentes en cada caso, tal como se muestra ms adelante, no son muy numerosas, lo cual facilita la eleccin. Desde el punto de vista econmico, al elegir un material no slo hay que incluir los costes de inversin del mismo sino tambin los costes de mantenimiento requeridos. A estos costes habra que incorporar ciertos costes de carcter poltico-tcnico asociados a la probabilidad de fracasar en la reparacin. 3.1 HORMIGN Y ADITIVOS El hormign de cemento Portland es el material tradicionalmente usado en reparaciones y refuerzos. En la gran mayora de los casos, requiere una dosificacin que mejore algunas de sus caractersticas naturales. Puede que sea necesario obtener altas resistencias iniciales, eliminar la retraccin 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, microslica y, la clsica reduccin de la relacin agua/cemento. Desde el punto de vista del hormign, existen dos tipos generales de conglomerados:

Conglomerante hidrulico (agua y cemento) al que se pueden introducir distintas modificaciones (aditivos, cenizas, microslice, etc.) para que se ajuste de forma ms satisfactoria a determinados requisitos especficos que se le puedan exigir.

Conglomerante orgnico (resinas) que puede presentarse en distintas familias (epoxi, poliester, acrlicas, 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 segn el tipo de

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problema patolgico que se presente, segn las caractersticas de la zona a ser reparada, por ejemplo, vertical u horizontal, y resistentes a la agresividad del medio ambiente. Estn incluidos en este grupo los hormigones proyectados, tanto va seca como va hmeda. Normalmente usan ridos gruesos de tamao mximo caracterstico igual a 9 mm, lo que en realidad los clasificara como microhormigones o morteros proyectados.

Figura 9: Hormign.

3.2 MORTEROS POLIMRICOS Son morteros a base de cemento Portland modificados con polmeros, que usan ridos con granulometra adecuada formulados especialmente con aditivos y adiciones que les confieren propiedades especiales. Son tambin llamados de morteros de base mineral y el proceso de endurecimiento est basado en la reaccin de los granos de cemento con el agua de amasado. En general tienen retraccin compensada y son tixotrpicos, 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 recin mezclado, utilizado para rellenar cavidades y consecuentemente tornarse adherente, resistente y sin retraccin en el estado endurecido.

Grouting es un mortero especializado para el relleno de espacios. Es un Mortero que no tiene contraccin ni expansin positiva. La necesidad de diferenciar el grouting es que los morteros comunes de cemento portland tienen una contraccin progresiva. Esta contraccin vuelve a generar un hueco en el espacio que se est llenando. Ver Figura 11.

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

Grouting Cementicio no Metlico (Grout NM)

Grouting Cementicio con Agregados Metlicos (Grout Metalico)

Grouting Epxico

Figura 10. Mortero-Concreto Polimrico. Aplicacin Vertical

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Figura 11: Grouting. Ejemplo SikaGrout 212.

3.4 RESINAS EPOXI Una resina epoxi o poliepxido es un polmero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o endurecedor. Las resinas epoxi ms frecuentes son producto de una reaccin entre epiclorohidrina y bisfenol A. Hasta ahora han sido muchos y muy diversos los materiales que se han empleado para la reparacin y restauracin del concreto, pero el camino de la resina epxica es sin duda alguna el indicado. La resina es, en s misma, un plstico con caractersticas muy especiales que se presenta en una amplia gama, desde lquidos de baja viscosidad hasta slidos de alto punto de fusin. En la actualidad, sus aplicaciones ms conocidas son la unin entre concretos, morteros, juntas, membranas, anclajes, pinturas, etc. Sus logros en la reparacin estructural son verdaderamente espectaculares; pueden citarse ejemplos en los que se incluyen puentes, presas, edificios de ms de 20 pisos y otras obras civiles de gran envergadura. La resina epxica se compone de 100% de slidos, no tiene contracciones, su capacidad de adherencia es tal que no se despega del concreto, y frente a la compresin tiene una capacidad que normalmente vara, de acuerdo con cada fabricante, de 400 a 1 000 kg/cm2, resistencia claramente superior a la de los concretos que comnmente se emplean. Adems, su deformacin en las formulaciones para inyectar vara de 3 a 7%, es estable, durable y de fcil

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

Excelentes revestimientos

Inyeccin de grietas y fisuras

Reparacin de coqueras

Pegado de hormigones de distintas edades

Pegado de acero a hormign

Pegado de elementos metlicos

Figura 12: Resina Epoxi para sellar grietas.

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

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3.5 SILICATACIN Por silicatacin de la superficie del hormign se entiende, una serie de procedimientos similares, que tienen por objetivo tapar los poros superficiales y endurecer las superficies del hormign o mortero de piso y contrapiso, impermeabilizndolos. Pueden tambin ser aplicados en superficie verticales, impermeabilizndolas y protegindolas. Las opciones de silicaton incluyen:

Metasilicato de sodio o potasio

Tetrafluoreto de silicio

Flor 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 hormign, destinadas a protegerlas e impermeabilizarlas, sin que

sea alterado sustancialmente su aspecto. El barniz es una disolucin de una o ms sustancias resinosas en un disolvente que se volatiliza o se deseca al aire con facilidad, dando como resultado una capa o pelcula. 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 pelcula slida, adherente al sustrato e impermeable. Los pigmentos pasan a tener papel importante en las pinturas o imprimaciones, cuando se desea una proteccin anticorrosiva, ya sea por barrera, por inhibicin qumica o por proteccin catdica. Las pinturas pueden ser orgnicas o bituminosas. Las orgnicas, a su vez, incluyen: Goma clorada, vinilicos, uretanas, epoxis y acrlicas.

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

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4. PREPARACIN Y LIMPIEZA DEL CONCRETO Muchas fallas de reparacin del concreto reforzado son causadas por no ejecutar adecuadamente los trabajos de preparacin previos, a saber: la remocin de concreto, la limpieza de varillas y el acondicionamiento de superficies, entre otras. La preparacin adecuada de la superficie es absolutamente esencial para tener una aplicacin y desempeo adecuados. El resultado deseado en la preparacin ser una superficie firme y libre de contaminantes con textura similar a una teja (que haya absorcin y poro abierto), evitar completamente cualquier contaminacin o residuos que afecten al acabado e impidan la correcta adherencia de los materiales. Deber tenerse presente que aun una superficie nueva de concreto (28 das mnimo de edad) deber ser acondicionada para generar la rugosidad referida; de ninguna manera basta con el solo hecho de barrer, limpiar e incluso lavar. Existen varios mtodos para la preparacin de la superficie del concreto y pueden ser clasificados en 3 grupos como sigue:

Tratamiento Qumico. diluciones de cidos, uso de desengrasantes, detergentes, agua a presin, etc.

Tratamiento Mecnico. Shotblasting, restregado con piedras abrasivas, escarificacin e incluso sandblasting.

Tratamiento Combinado. Este tratamiento consiste en hacer uso de algn mtodo mecnico; ejemplo restregado con piedras abrasivas mediante devastadora y posteriormente un tratamiento con cido diluido con lo que se limpiar la porosidad del concreto y se abrir 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 enrgicamente las llanas y, dada la dureza podra no ser suficiente el tratamiento con cido, en este caso el shotblast, restregado, o escarificacin, tambin 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 REVISIN DE POSIBLES CONTAMINANTES ANTES DE LA PREPARACIN DEL CONCRETO QUMICA O MECANICAMENTE. Antes de empezar a preparar el concreto se debe revisar si este se encuentra contaminado con aceites, membranas de curado, grasas o algn otro contaminante que pueda afectar la adherencia de los recubrimientos. Para hacer ms fcil la limpieza debe comenzarse por quitar los excesos de contaminante por medio de cuas, esptulas 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 solucin de cido muritico (agua 3 partes y cido muritico 1 parte); una tupida y uniforme capa de burbujas indicar que el desengrasado esta completo. La falta de burbujeo indica que aun existen residuos de grasa o aceite. Despus de restregar nuevamente hasta que el desengrasado sea total, ser necesario repetir la prueba con la dilucin de cido referida. 4.2 PREPARACIN DE SUPERFICIE MECNICAMENTE Mquina desbastadora. Mtodo 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 comnmente empleadas para el desbaste y pulido del mrmol, 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 deber hacerse con agua , retirando los lodos y repitiendo la operacin 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 ms abrasivo. Deber evitarse que la superficie quede rayada para evitar que esto se vea a travs del recubrimiento.

Figura 16: Desbaste del concreto

Mquina escarificadora. Mtodo 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 escarificacin del concreto mediante mltiples impactos a alta velocidad, con lo que se elimina la cascarilla superficial. Es un mtodo eficiente puesto que se llega a la firmeza del concreto dando seguridad en la adherencia a los sistemas con morteros. La maquina deber equiparse con aspiradores para evitar la formacin de nubes de polvo. La maquina se consigue con motor a gasolina o elctrico; una cuadrilla bien equipada deber contar con las dos alternativas. La escarificacin tambin puede ser manual.

Figura 17: Escarificacin a) mecnica b) manual

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Mquina Grallanadora (Shotblasting). Mtodo 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 metlica a muy alta presin, capaz de eliminar recubrimientos delgados de epxico o poliuretano y/o la cascarilla superficial del concreto. El mtodo es comnmente 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 preparacin de reas.

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

Figura 18: Shotblasting

Mquina Pulidora. Mtodo 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 mtodo con el cual con la ayuda de la maquina se procede a lavar y lijar recubrimientos anteriores abriendo poro para hacer la aplicacin de recubrimientos por mantenimiento.

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Figura 19: Maquinas Pulidoras

Chorro de arena (Sandblasting): Se utiliza para la preparacin de grandes superficies y reas angulosas, remocin 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 presin, boquilla direccional y eventualmente agua. La arena de slice o escoria de alto horno utilizada debe poseer la granulometra adecuada, debe ser lavada, libre de materia orgnica. 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 mscaras Adems, despus de la utilizacin del chorro seco, es necesario proceder a la limpieza de toda la superficie con aire. En adicin, esta tcnica no remueve fracciones de espesores mayores de 3 mm por lo que en ciertos casos precisa escarificacin previa comprimido. Entre las ventajas del mtodo citamos: Permite preparar superficies que no son fcilmente accesibles con otros procedimientos (ngulos salientes, aristas, perforaciones) Altos rendimientos.

Figura 20: Equipo de Sandblasting

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4.3 PREPARACIN CON CIDOS Antes que nada, se debe recordar que los cidos representan en si un peligro por lo que debe evitarse el contacto con los ojos, piel y ropa; deber usarse el equipo de proteccin personal correspondiente tal como: guantes de hule, careta, mascarilla para gases, peto, botas de hule, etc. El mtodo de preparacin con cidos es recomendado para preparar superficies de concreto para la aplicacin de sistemas de recubrimientos delgados (4 a 12 mm). Es un mtodo econmico pero habrn de tomarse en cuenta los riesgos que este representa ante condiciones adversas. Recordar que se generan gases y por ello olores txicos y desagradables ante la falta de ventilacin adecuada. Para decidir el uso de cido muritico, deber observarse que haya la ventilacin adecuada y que no existan elementos metlicos que puedan ser daados por el ambiente corrosivo que se genera. En estos casos deber evaluarse la conveniencia de utilizar cido fosfrico o el mtodo por tratamiento mecnico que mejor convenga. Otra razn para usar cido fosfrico es que el piso de concreto contenga endurecedor metlico el cual si trata con cido muritico, generar gran cantidad de oxido. El fosfrico tratar el metal y abrir poro en el concreto para un buen perfil de anclaje.

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

Aplicar una solucin de cido muritico con agua (1 a 3 partes). La proporcin puede variar en funcin de la concentracin del cido y las caractersticas del concreto; razn por la cual debe cuidarse que no sea tan concentrado que dae 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 plstico a manera de regadera, aplicando la solucin generosamente.

Dejar la solucin sobre el concreto por 2 o 3 minutos para que se lleve a cabo la reaccin, el burbujeo deber ser evidente.

Mediante cepillo duro o cepillos mecnicos 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 ayudar tambin para pasivar el cido que se est desechando.

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

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No se debe permitir que la solucin cida se seque en la superficie del concreto, para retirarla se debe enjuagar con agua limpia. Si el cido se secara, repita la operacin y haga el lavado correspondiente. 4.4 PREPARACIN DEL ACERO DE REFUERZO 4.4.1 Exposicin y socavacin de varillas

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

Despus de estas remociones iniciales, socave todas las varillas corrodas expuestas. La socavacin proporciona espacio libre para limpiar el lado ciego de la varilla y dejar que el material de reparacin encierre a manera de cpsula la varilla, asegurando estructuralmente la reparacin. Deje al menos 0.6 cm de espacio libre entre las varillas expuestas y el concreto circundante o el espacio de dimetro ms grande del agregado del material de reparacin, el que sea mayor de los dos.

Contine removiendo concreto a lo largo de las varillas corrodas hasta alcanzar los sitios libres de la corrosin que impide la adherencia, sitios en los que la varilla est bien adherida al concreto circundante.

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

Si algn acero de refuerzo est suelto, asegrelo en su lugar amarrndolo a otras varillas aseguradas o por otros mtodos aprobados.

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

4.4.2 Limpieza del acero de refuerzo. Remueva toda la corrosin y el descascaramiento de la varilla para promover la mxima adherencia del material de reparacin. El sopleteado con un material abrasivo libre de aceite es el mtodo preferido. Una ligera acumulacin 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 preparacin de sta.

4.4.3 Reparacin del acero de refuerzo a causa de prdida de seccin. Si el acero de refuerzo ha perdido seccin transversal importante, se deber 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 seccin afectada. Las varillas complementarias se pueden empalmar mecnicamente a las varillas antiguas o colocar en forma paralela a las varillas existentes, aproximadamente a 0.6 cm a partir de estas ltimas. Las longitudes de traslape se determinarn 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.

Despus de la remocin del concreto delaminado y de la socavacin del acero de refuerzo, remueva el concreto adicional tanto como sea necesario para proporcionar el espesor mnimo requerido del material de reparacin.

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

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

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

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5. PRODUCTOS DISPONIBLES LOCALMENTE En este captulo, se mencionarn algunos productos disponibles en la zona para la reparacin de concretos. La informacin relacionada a continuacin se obtuvo de los catlogos 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 REPARACIN Y REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO 5.1.1 SIKADUR 32 Primer. Es un adhesivo epxico 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 reparacin a un sustrato de concreto para lograr una pega permanente que no sea afectada, en condiciones de servicio, por la humedad agentes agresores (durabilidad).

Como imprimante de alta adherencia para recubri mientos epxicos sobre superficies de concreto absorbentes, hmedas o metlicas 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 hmedas, forma barrera de vapor, fcil aplicacin, altas resistencias mecnicas, no presenta contraccin, entre otras. La superficie debe estar sana y limpia, libre de partes sueltas, contaminacin de de aceites, polvo, residuos de curadores, lechada de cemento u otras sustancias extraas. Como mtodo de limpieza suele utilizarse chorro de arena, chorro de agua a presin, pulidora. En el caso del acero de refuerzo, la superficie debe estar seca y libre de contaminacin de grasas, aceites, oxidacin y cascarilla de laminacin.

5.1.2 SIKADUR 52 Inyeccin. Inyeccin para soldar grietas en elementos de concreto. Es un adhesivo epxico de dos componentes con alta fluidez y excelentes resistencias. Adhiere sobre superficies de concreto secas o hmedas o metlicas 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 infiltracin de agua u otras materias corrosivas.

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

Como inyeccin 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 mecnicas.

Adhiere sobre superficies hmedas.

Fcil penetracin en grietas delgadas por su baja viscosidad.

No presenta contraccin.

No contiene solventes. Antes de la aplicacin del producto, la superficie debe estar sana y limpia, libre de partes sueltas, contaminacin de aceites, polvo, residuos curadores, lechadas cementosas, u otras materias extraas. La superficie puede estar seca, hmeda o saturada, pero libre de empozamientos. La edad de los elementos de concreto debe ser mnimo de 28 das. Sobre la superficie a sellar para la inyeccin se debe limpiar con chorro de arena o grata metlica. En grietas se recomienda utilizar aire a presin.

Figura 23. Sikadur 32

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Figura 24: Sikadur 52 Inyeccin.

5.1.3 SIKAREPAIR 224. Mortero de reparacin cementoso monocomponente para reparacin estructural. Es un mortero listo para usar, con humo de slice, reforzado con fibras, de alta resistencia y con retraccin compensada. Formulado para aplicaciones con llana o lanzado a baja presin. Diseado especialmente para aplicaciones verticales y sobre cabeza. Usos:

Aplicaciones en pisos, sobre cabeza y verticales.

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

Tanques de agua potable. Ventajas

Mortero monocomponente, listo para usar.

Fcil 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 expansin trmica 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 aplicacin 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 xido. Asegrese que el rea a reparar no tiene menos de 1cm de profundidad. La

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preparacin de la superficie debe hacerse con chorro de agua a presin, o por otro medio mecnico 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 mecnicos hasta remover todo el xido. Donde haya corrosin por cloruros, el acero debe lavarse con agua limpia a presin despus de la limpieza mecnica. Si desea imprimar el acero de refuerzo use el SikaTop Armatec 110 EpoCem.

Figura 25. Sikarepair 224

5.2 PRODUCTOS TOXEMENT PARA LA REPARACIN Y REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

5.2.1 Puentes mejorados de adherencia.

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

Toc 5010. Mortero epxico para reparacin y pega de elementos de concreto. Se usa en la reparacin y pega de elementos en concreto: recuperacin de bordes y fisuras en muros, losas de piscinas, y otros.

5.2.2 Anclajes.

Euco 452 gel. Sistema epxico de dos componentes diseado 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 epxico y mortero de nivelacin.

Grautoc. Mortero con base en cementos especiales que controla cambios de volumen y contracciones, de gran fluidez adherencia, altas resistencias mecnicas 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 acrlico monocomponente para recubrimientos horizontales de bajo espesor.

Concrete Top Suprem. Mortero acrlico monocomponente.

Hardtop No. 4 Clido o Frio. Mortero acrlico fluido para la reparacin de superficies de concreto.

Eucofast. Mortero de frage acelerado para reparcheo y reparacin. Puede conseguirse en versin autonivelante.

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Eucocreto 100. Mortero de reparacin de alto desempeo.

Eucopatch E. Mortero epxico para reparacin de placas de concreto. 5.2.4 Reparaciones verticales y sobre cabeza.

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

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

5.2.5 Inyeccin epxica.

Euco Inyeccin 100. Sistema epxico de dos componentes recomendado para inyeccin en grietas estructurales expuestas a la humedad. Se utiliza como tratamiento para grietas inactivas, originadas por retracciones, cargas prematuras, asentamientos diferenciales y movimientos ssmicos.

Top Confinador. Masilla adhesiva epxica para confinar. Recomendado para confinar o sellar provisionalmente elementos endurecidos que van a ser sometidos a inyeccin epxicas.

5.2.6 Proteccin de armaduras.

Toc Armadura 6037. Recubrimiento anticorrosivo en la proteccin del acero de refuerzo en el concreto. Se utiliza como proteccin 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: Proteccin de armaduras

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BIBLIOGRAFA

ADIPROCO. (Noviembre de 2002). Gua para preparacin de superficies.

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

http://www.adiproco.com/konker/soporte_aplicacion/guia_preparacion_superficies.

pdf

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

Hormign. 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). SikaGua 2012: Para la construccion y mantenimiento de la

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

http://col.sika.com/

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

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