Ver el código de «Cemento modificado energéticamente»

[[File:Energetically Modified Cement (EMC) Luleå Sweden 08 2020.jpg|thumb|300px|''Cemento modificado energéticamente (EMC) confeccionado con rocas volcánicas'' ([[Luleå]], [[Suecia]], 2020)]]

Los '''cementos modificados energéticamente''' ('''''EMC''''' por las siglas del término inglés ''Energetically Modified Cement'') son una clase de [[cemento]]s hechos a base de [[puzolana]] (como por ejemplo, [[cenizas volantes]], [[ceniza volcánica|cenizas volcánicas]] o [[ceniza puzolánica|cenizas puzolánicas]]), [[arena]] [[sílice|silícea]], [[escoria]]s de [[alto horno]] o [[cemento Portland]] (o mezclas de estos elementos).<ref name="Benvenuto2015">{{cite book|author=Mark Anthony Benvenuto|title=Industrial Chemistry: For Advanced Students|url=https://books.google.com/books?id=O_5eCAAAQBAJ&pg=PA134|date=2015-02-24|publisher=De Gruyter|isbn=978-3-11-035170-5|pages=134–}}</ref> La denominación ''energéticamente modificado'' surge en virtud del proceso [[mecanoquímica|mecanoquímico]] aplicado a la materia prima, más precisamente clasificada como ''molienda de bolas de alta energía'' (HEBM). El proceso genera una transformación [[Termodinámica química|termodinámica]] en el material para aumentar su [[Reactividad|reactividad química]].<ref name=Tole>{{cite journal|last1=Tole|first1=Ilda|last2=Habermehl-Cwirzen|first2=Karin|last3=Cwirzen|first3=Andrzej|title=Mechanochemical activation of natural clay minerals: an alternative to produce sustainable cementitious binders – review|journal=Mineralogy and Petrology|date=2019-08-01|volume=113|issue=4|pages=449–462|doi=10.1007/s00710-019-00666-y|publisher=Springer|bibcode=2019MinPe.113..449T}}</ref> El material resultante se caracteriza por ser el resultado del proceso denominado HEBM, una forma única de [[Molino|molienda]] vibratoria especial descubierta en [[Suecia]] y aplicada solo a materiales cementosos, también conocida como "Activación EMC".<ref name="BournazelMalier1998" />

Al mejorar la reactividad de las puzolanas, se incrementa su capacidad de mejorar la resistencia del cemento resultante. Esto permite facilitar el cumplimiento de los requisitos mecánicos (según las "[[norma técnica (estándar)|normativas técnicas]]") establecidas para [[hormigón|hormigones]] y [[Mortero (construcción)|morteros]]. A su vez, esto permite la sustitución del cemento Portland en la confección de hormigones y morteros. Además, este tipo de cementos conllevan una serie de beneficios vinculados a sus cualidades a largo plazo.<ref name="Tole" />

Los cementos modificados energéticamente tienen una amplia gama de usos. Por ejemplo, se han utilizado en hormigones para grandes proyectos de [[infraestructura urbana|infraestructuras urbanas]] en Norteamérica, cumpliendo con los estándares normativos establecidos para los hormigones en los Estados Unidos.<ref name="&quot;Usage&quot;">{{cite book|last1=Ronin|first1=V|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_SUSTAINABLE_PAVEMENTS_WITH_HIGH_VOLUME_NATURAL_POZZOLANS.pdf|title=An Industrially Proven Solution for Sustainable Pavements of High-Volume Pozzolan Concrete – Using Energetically Modified Cement, EMC|date=2010|publisher=Transportation Research Board of the National Academies|location=Washington DC, United States}}</ref>

==Justificación==
[[File:Luleå University of Technology 2011.jpg|thumb|Campus de la Universidad Tecnológica de Luleå (LTU) en [[Luleå]], Suecia]]

El término "cemento modificado energéticamente" hace referencia a una clase de cementos producidos mediante un proceso de molienda altamente intensivo especializado, descubierto en 1993 en la [[Universidad Tecnológica de Luleå]] (LTU) en [[Suecia]].<ref name=ss8>{{cite book|last1=Humpreys|first1=K.|title=Toward a Sustainable Cement Industry Substudy 8: Climate Change|year=2002|publisher=World Business Council for Sustainable Development (WBCSD)|location=Geneva, Swtizerland|author2=Mahasenan, M.}}</ref><ref name="harvey"/> El proceso de transformación se inicia de forma mecánica por completo, en lugar de calentar los materiales directamente.<ref name=harvey>{{cite book|last1=Harvey|first1=D|title=Energy and the New Reality 1 – Energy Efficiency and the Demand for Energy Services|year=2013|publisher=Taylor & Francis|isbn=9781136542718}}</ref><ref name="Kumar">{{cite journal|last1=Kumar|first1=Rakesh|last2=Kumar|first2=Sanjay|last3=Mehrotra|first3=S.P.|title=Towards sustainable solutions for fly ash through mechanical activation|journal=Resources, Conservation and Recycling|date=December 2007|volume=52|issue=2|pages=157–179|doi=10.1016/j.resconrec.2007.06.007 }}</ref><ref name=LB>{{cite journal|last1=Hasanbeigi|first1=Ali|last2=Price|first2=Lynn|last3=Lin|first3=Elina|title=Emerging energy-efficiency and {{CO2}} emission-reduction technologies for cement and concrete production: A technical review|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|date=October 2012|volume=16|issue=8|pages=6220–6238|doi=10.1016/j.rser.2012.07.019|s2cid=108511643|url=https://zenodo.org/record/1259343 }}</ref> Los mecanismos de las transformaciones mecanoquímicas suelen ser complejos y diferentes de los mecanismos térmicos o fotoquímicos ''tradicionales''.<ref name=hickenboth2007>{{cite journal|first1=Charles R.|last1=Hickenboth|first2=Jeffrey S.|last2=Moore|first3=Scott R.|last3=White|first4=Nancy R.|last4=Sottos|first5=Jerome|last5=Baudry1|first6=Scott R.|last6=Wilson|year=2007|title=Biasing Reaction Pathways with Mechanical Force|journal=[[Nature]]|volume=446|issue= 7134|pages=423–427|doi=10.1038/nature05681|pmid=17377579|bibcode=2007Natur.446..423H|s2cid=4427747 }}{{subscription required}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Carlier|first1=Leslie|last2=Baron|first2=Michel|last3=Chamayou|first3=Alain|last4=Couarraze|first4=Guy|title=Greener pharmacy using solvent-free synthesis: Investigation of the mechanism in the case of dibenzophenazine|journal=Powder Technology|date=May 2013|volume=240|pages=41–47|doi=10.1016/j.powtec.2012.07.009|s2cid=97605147|url=https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631584/file/Greener-Pharmacy-dibenzophenazine.pdf }}</ref> Los efectos de la transformación HEBM provocan un cambio [[Termodinámica|termodinámico]] que reside en última instancia en la modificación de la [[energía de Gibbs]].<ref name="mica">{{cite book|doi=10.1007/978-1-4419-8666-5_29|chapter=Mechanical Activation of Mica|title=Advanced Science and Technology of Sintering|year=1999|last1=Živanović|first1=Deana|last2=Andrić|first2=Ljubiša|last3=Sekulić|first3=Živko|last4=Milošević|first4=Siniša|pages=211–217|isbn=978-1-4613-4661-6 }}</ref> El proceso aumenta la capacidad de unión y las tasas de reactividad química de los materiales transformados.<ref name="BournazelMalier1998">{{cite book|author1=Jean-Pierre Bournazel|author2=Yves Malier|title=PRO 4: International RILEM Conference on Concrete: From Material to Structure|url=https://books.google.com/books?id=Bf6dt2JsyO4C&pg=PA101|year=1998|publisher=RILEM Publications|isbn=978-2-912143-04-4|pages=101–}}</ref><ref name="Harvey2010">{{cite book|author=Danny Harvey|title=Energy and the New Reality 1:Energy Efficiency and the Demand for Energy Services|url=https://books.google.com/books?id=ryIkwDg8BegC&pg=PA385|date=2010-08-12|publisher=Routledge|isbn=978-1-136-54272-5|pages=385–}}</ref>

El trabajo académico continuo y la investigación sobre las propiedades de "autocuración" de los cementos modificados energéticamente se continúa en la LTU.<ref>{{Cite document|last1=Eflgren|first1=L.|title=Future Infrastructure Forum: Scandinavian Points of View|author2=Future Infrastructure Forum, Cambridge University|date=2013-03-28}}</ref> Por ejemplo, la investigación en CME ha sido galardonada por la ''Elsa ō Sven Thysells stiftelse för konstruktionsteknisk forskning'' (Fundación Elsa & Sven Thysell para la Investigación en Ingeniería de la Construcción) de Suecia.<ref>{{cite web|url=http://www.ltu.se/ltu/media/news/2009-och-aldre/Stipendieutdelning-1.13325|title=Stipendieutdelning|date=2006-08-30|publisher=Luleå tekniska universitet|language=sv|access-date=2014-03-24}}</ref> También se ha reconocido la contribución de los CME al dominio de la propia mecanoquímica.<ref name="Colacino">{{Cite book|last=Colacino|first=Evelina|url=https://www.routledge.com/Mechanochemistry-and-Emerging-Technologies-for-Sustainable-Chemical-Manufacturing/Colacino-Garcia/p/book/9780367775018|title=Mechanochemistry and Emerging Technologies for Sustainable Chemical Manufacturing|last2=Garcia|first2=Felipe|publisher=Routledge|year=2023|isbn=9780367775018|edition=1st|page=162|language=EN}}</ref>

==Uso del término "EMC"==
El término "cemento modificado energéticamente" (EMC) fue utilizado por primera vez en 1992 por Vladimir Ronin, introducido en un artículo de Ronin et al. fechado en 1993 y presentado en una reunión formal del grupo académico Nordic Concrete Research.<ref name=firstjournal>{{cite journal|last1=Ronin|first1=V.|last2=Jonasson|first2=J.E.|title=New concrete technology with the use of energetically modified cement (EMC)|year=1993|volume=Proceedings: Nordic Concrete Research Meeting, Göteborg, Sweden|pages=53–55|publisher=Norsk Betongforening (Nordic concrete research)|location=Oslo, Norway}}</ref> El proceso fue refinado por Ronin y otros, incluido Lennart Elfgren (ahora profesor emérito de LTU).<ref>{{cite web|last=LTU website|title=Professor Lennart Elfgren|url=http://www.ltu.se/staff/e/elfgren-1.10884|work=ltu.se }}</ref>

En la 45 Exposición mundial de invención, investigación e innovación, celebrada en 1996 en [[Región de Bruselas-Capital|Bruselas]], Bélgica, el EMC recibió una medalla de oro con la mención [[Eureka (iniciativa intergubernamental)|''Eureka'']] de la organización intergubernamental europea de investigación y desarrollo, por la ''modificación energética de cementos''.<ref>{{cite web|author=EUREKA|title=EUREKA Gold Award for EMC Cement|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_Eureka_ex.pdf }}</ref>

El término "modificado energéticamente" se ha utilizado en otros lugares, aunque dicho uso no indica que el método utilizado fuese la activación como se define en el presente artículo.<ref>{{cite journal|last1=Krishnaraj |first1=L|last2=Reddy|first2=YBS|last3=Madhusudhan|first3=N|last4=Ravichandran|first4=PT|title=Effect of energetically modified Fly Ash on the durability properties of cement mortar|journal=Rasayan Journal of Chemistry|date=2017|volume=10|issue=2|pages=423–428|doi=10.7324/RJC.2017.1021682}}</ref>

==Resumen==
Las propiedades reseñadas del producto, incluyen:<ref name='"Usage"' /><ref name="green cement">{{cite journal|last1= Hedlund|first1= H|last2=Ronin|first2=V|last3=Jonasson|first3=J-E|last4=Elfgren|first4=L|title=Grönare Betong|trans-title=Green Cement|year=1999|volume=91|issue=7|pages=12–13|publisher=Förlags AB Bygg & teknik|location=Stockholm, Sweden}}</ref><ref name="Elfgren">{{cite book|last1=Elfgren|first1=L|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_Kassel_Conference_ex.pdf|title=High Performance Concretes With Energetically Modified Cement (EMC)|last2=Justnes|first2=H|last3=Ronin|first3=V|publisher=Kassel University Press GmbH|year=2004|location=Kassel, Germany|pages=93–102}}</ref><ref name="USFHWA">{{cite web|last=United States Federal Highway Administration (FHWA)|title=EMC Cement Presentation January 18, 2011|url=http://www.fhwa.dot.gov/pavement/110118.cfm|location=Washington, DC}}</ref>

* Un EMC es un polvo fino (algo típico de todos los cementos) cuyo color depende del material procesado.
* Los EMC se producen utilizando solo una "fracción" de la energía utilizada en la producción del cemento Portland (unos ~120 kWh/tonelada, menos del 10% de la energía consumida en la fabricación de cemento Portland).
* El proceso no libera {{CO2}}, y por lo tanto se trata de un producto de "emisiones cero".
* El propósito de un EMC es reemplazar el uso del [[cemento Portland]] en [[hormigón|hormigones]] o [[Mortero (construcción)|morteros]]. Se estima que podría alcanzarse más del 70%.
* La activación de EMC es un proceso seco.
* No se liberan humos nocivos.
* La activación de EMC es un proceso de baja temperatura, aunque las temperaturas pueden ser "momentáneamente extremas" en escalas "submicrónicas".
* Los EMC no requieren productos químicos para su transformación termodinámica.
* Existen varios tipos de EMC, dependiendo de las materias primas transformadas.
* Dependiendo de los requisitos del usuario, los productos secos entregados pueden incluir también una reducida proporción de cemento Portland de "alto contenido de clinker".
* Cada tipo de EMC tiene sus propias características de rendimiento, incluida la resistencia mecánica y el desarrollo de esta resistencia. Los hormigones confeccionados a partir de EMC pueden producir importantes capacidades de "autocuración".
* Los EMC más utilizados están hechos de cenizas volantes y puzolanas naturales. Estos son materiales relativamente abundantes y las características de rendimiento pueden superar a las del cemento Portland.
* La arena de sílice y el granito también se pueden tratar mediante el proceso para reemplazar al cemento Portland.
* Los productos de EMC han sido ampliamente probados por laboratorios independientes y certificados para su uso por varios DOT de EE. UU., incluso en proyectos de la [[Administración Federal de Carreteras]].
* Los EMC cumplen con los estándares técnicos respectivos, como ASTM C618-19 (EE. UU.); EN-197, EN-206 y EN 450-1:2012 (territorios del [[Comité Europeo de Normalización]], incluido el [[Espacio Económico Europeo]]); BS 8615‑1:2019 (Reino Unido).
* En comparación con el uso de cemento Portland, los hormigones confeccionados con EMC no requieren un "contenido de cemento total" más alto para cumplir con los requisitos de desarrollo de resistencia.
* En las pruebas realizadas por [[BASF]], el desarrollo de resistencia a los 28 días cuando se sustituye el 55% del cemento Portland por un EMC puzolánico natural fue de 14.000 psi/96,5 MPa (es decir, > C95), con un "contenido de cemento total" de 335 kg/m^3 (564 lbs/CY) de la mezcla del hormigón.

==El EMC como cemento de bajas emisiones==
A diferencia del cemento Portland, la producción de EMC no genera [[dióxido de carbono]] en absoluto. Esto hace que los EMC sean "cementos [[Economía baja en carbono|bajos en carbono]]".<ref name="Kumar" />

Las primeras afirmaciones citadas sobre las capacidades de reducción de CO<sub>2</sub> del EMC se realizaron en 1999, cuando la producción mundial de cemento Portland era de 1600 millones de toneladas por año.<ref name="green cement" /><ref name="USGS 1999">{{cite web|title=Cement Data Sheet|url=https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/cement/170301.pdf|website=U.S. Geological Survey|publisher=USGS|access-date=2020-08-14|date=2001}}</ref> De 2011 a 2019, la producción mundial de cemento Portland aumentó de 3600 a 4100 millones de toneladas por año.<ref name="USGS2020">{{cite web|title=Cement Data Sheet|url=https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-cement.pdf|website=U.S. Geological Survey|publisher=USGS|access-date=2020-08-10|date=2020}}</ref><ref group="nota" name="nota03" /> El potencial del cemento modificado energéticamente para contribuir a una reducción mundial de CO<sub>2</sub> ha sido reconocido ''externamente'' desde 2002 y continúa.<ref name="ss8" /><ref name="harvey" /><ref name="LB" /> El reconocimiento reciente ha incluido el informe de la Comisión para la Transición Energética (redactado bajo la dirección de [[Adair Turner]] y [[Nicholas Stern]])  ''Posible misión de enfoque sectorial: cemento'' (2019).<ref name="ETC">{{cite web|last1=Energy Transitions Commission|last2=Stern|first2=Nicholas|last3=Turner|first3=Adair|author1-link=Energy_Transitions_Commission|title=Mission Possible sectoral focus: cement|url=https://www.energy-transitions.org/publications/mission-possible-sectoral-focus-cement/|publisher=Energy Transitions Commission|access-date=2022-01-01|pages=15|date=2019}}</ref> El reconocimiento del potencial de "carbono cero" fue establecido por [[McKinsey &amp; Company|McKinsey & Co]] en su informe de 2020 "Estableciendo las bases para el cemento sin carbono".<ref name="McK">{{cite web|last1=Czigler|first1=T|last2=Reiter|first2=S|last3=Somers|first3=K|title=Laying the foundation for zero-carbon cement|url=https://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/laying-the-foundation-for-zero-carbon-cement|website=McKinsey & Co|access-date=2020-08-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20230519214046/https://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/laying-the-foundation-for-zero-carbon-cement|archive-date=19 de mayo de 2023|date=May 2020|deadurl=}}</ref> En 2023, la contribución que ofrecen los EMC para lograr materiales "bajos en carbono" fue reconocida aún más dentro del dominio académico de la mecanoquímica.<ref name="Colacino" />

==Producción y aplicaciones==
[[File:EMC Cement (CemPozz) IH-10 Texas.jpg|thumb|Aplicación de EMC en la autopista interestatal IH-10 en Texas, Estados Unidos]]

===Sin emisiones nocivas ni productos químicos tóxicos durante la producción===
La activación de EMC es un proceso puramente mecánico. Como tal, no implica calentar ni quemar ni, de hecho, ningún tratamiento químico. Esto significa que no se producen humos durante su fabricación.<ref name="green cement" />

===Historial de uso===
Los EMC se han producido para su empleo en diversos proyectos desde 1992.<ref name="&quot;Usage&quot;" /> En 2010, el volumen de hormigón vertido que contenía EMC fue de aproximadamente 4.500.000 [[Yarda cúbica|yardas cúbicas]] (3.440.496 [[Metro cúbico|m<sup>3</sup>]]), principalmente en proyectos del DOT de EE. UU.<ref name="&quot;Usage&quot;" /> Para poner este dato en contexto, supone un volumen superior al de toda la construcción de la [[presa Hoover]] (incluidas sus plantas de energía asociadas y obras anexas), donde se vertió un total de 4.360.000 yardas cúbicas (3.333.459 m³) de hormigón, equivalente a una carretera estándar de EE. UU. desde San Francisco a la ciudad de Nueva York.<ref name="usbrfaq">{{cite web|last1=USBR|title=Hoover Dam Frequently Asked Questions and Answers|url=https://www.usbr.gov/lc/hooverdam/faqs/damfaqs.html|access-date=2020-08-10|website=U.S. Bureau of Reclamation}}</ref>

====Uso temprano en Suecia====
Uno de los primeros proyectos que utilizó EMC a partir de cenizas volantes fue la construcción de un puente de carretera en [[Karungi]], Suecia, en 1999, con la empresa constructora sueca [[Skanska]]. El puente vial de Karungi ha resistido los duros [[clima subpolar|inviernos]] de Karungi y las fuertes oscilaciones de temperatura [[Ciclo diurno|diurnas]] a lo largo del año.<ref name="green cement" />

====Uso en los Estados Unidos====
En los Estados Unidos, los cementos modificados energéticamente han sido aprobados para su uso por varias agencias estatales de transporte, incluidas las de [[Departamento de Transporte de Pensilvania|Pensilvania]], [[Departamento de Transporte de Texas|Texas]] y [[Departamento de Transporte de California|California]].<ref name="USFHWA"/>

En los Estados Unidos, se han construido puentes de carreteras y cientos de kilómetros de pavimentación de carreteras con hormigones fabricados con EMC derivados de cenizas volantes.<ref name='"Usage"' /> Estos proyectos incluyen secciones de la [[Interestatal 10]].<ref name='"Usage"' /> En estos proyectos, el EMC reemplazó al menos el 50% del cemento Portland en el hormigón vertido.<ref name="Cempozz_Fly_Ash"/> Esto es aproximadamente 2,5 veces más que la cantidad típica de cenizas volantes en proyectos donde no se usan cementos modificados energéticamente.<ref name="Schneider">{{cite journal|last1=Schneider|first1=M.|author2=Romer M., Tschudin M. Bolio C.|last3=Tschudin|first3=M.|last4=Bolio|first4=H.|year=2011|title=Sustainable cement production – present and future|journal=Cement and Concrete Research|volume=41|issue=7|pages=642–650|doi=10.1016/j.cemconres.2011.03.019}}</ref> Los datos de pruebas independientes mostraron que se excedieron los requisitos de desarrollo de resistencia a los 28 días en todos los proyectos.<ref name="Cempozz_Fly_Ash"/>

Otro proyecto fue la ampliación de las terminales de pasajeros en el [[puerto de Houston]], Texas, donde la capacidad del cemento modificado energéticamente para producir hormigones con altas resistencias a la permeabilidad iónica de [[cloruro]]s y [[Sulfato|sulfatos]] (es decir, mayor resistencia al [[agua de mar]]) fue un factor determinante.<ref name='"Usage"' />

==Propiedades de hormigones y morteros elaborados a partir de EMCs==
[[File:Concrete Durability Test per Bache (1983).svg|thumb|'''Diagrama:''' "Método de Bache" para comprobar la durabilidad del hormigón.<ref name="Bache">{{cite journal|last1=Bache|first1=M|year=1983|title=Densified cement/ultra fine particle-based materials|journal=Proceedings of the Second International Conference on Superplasticizers in Concrete}}</ref><ref name="nota04" group="nota" />]]

===Diseño particularizado según su uso final===
El comportamiento de los morteros y hormigones elaborados a partir de EMC se puede diseñar ''a medida''. Por ejemplo, los hormigones EMC pueden variar desde aplicaciones generales (según su resistencia y durabilidad), hasta la producción de cementos de endurecimiento rápido y ultrarrápido para [[hormigón de alta resistencia|hormigones de alta resistencia]] (por ejemplo, más de 70 MPa/10 150 psi en 24 horas y más de 200 MPa/29 000 psi a los 28 días).<ref name="Elfgren" /> Esto permite que los cementos energéticamente modificados puedan utilizarse en hormigones de alto rendimiento.<ref name="Elfgren" />

===Durabilidad de hormigones y morteros EMC===
Es probable que cualquier material cementoso que se someta a la activación de EMC presente una mayor durabilidad, incluido el cemento Portland tratado con activación de EMC.<ref name="Elfgren" /> En cuanto a los EMC puzolánicos, los hormigones elaborados con EMC puzolánicos son más duraderos que los hormigones elaborados con cemento Portland.<ref name="Chappex">{{cite journal|last1=Chappex|first1=T.|author2=Scrivener K.|year=2012|title=Alkali fixation of C-S-H in blended cement pastes and its relation to alkali silica reaction|journal=Cement and Concrete Research|volume=42|issue=8|pages=1049–1054|doi=10.1016/j.cemconres.2012.03.010}}</ref>

El tratamiento del cemento Portland con activación  EMC produce hormigones de altas prestaciones, incluyendo alta resistencia, elevada durabilidad y un desarrollo de la resistencia más rápido que los hormigones producidos con cemento Portland sin tratar.<ref name="Elfgren" /> El tratamiento del cemento Portland con el proceso de activación de EMC puede aumentar el desarrollo de su resistencia en casi un 50%, y también mejorar significativamente su durabilidad, medida según los métodos generalmente aceptados.<ref name="Elfgren" /><ref name="Bache" />

===Mayor resistencia al ataque del agua salada===
El hormigón fabricado con cemento Portland ordinario sin aditivos tiene una resistencia relativamente baja al agua salobre.<ref name="Bache" /> Por el contrario, los EMC muestran una alta resistencia al ataque iónico de [[cloruro]]s y [[sulfato]]s, junto con un baja [[reactividad álcali-sílice]].<ref name="Cempozz_Fly_Ash" /> Por ejemplo, se han realizado pruebas de durabilidad según el "método Bache" (véase el diagrama). Muestras de hormigón con resistencias a la compresión respectivas de 180,3 y 128,4 MPa (26.150 y 18.622 psi) después de 28 días de curado, se probaron usando el método de Bache. Las muestras estaban hechas de (a) EMC (que comprende cemento Portland y humo de sílice, ambos sometidos a activación de EMC) y (b) cemento Portland. La pérdida de masa resultante se representó gráficamente para determinar la durabilidad. Como comparación, los resultados de la prueba mostraron:

* Considerando que el hormigón de cemento Portland de referencia tuvo "destrucción total después de unos 16 ciclos del método de Bache, en línea con las propias observaciones de Bache para el hormigón de alta resistencia";<ref name="Elfgren" /><ref name="Bache" />
* El hormigón de alto rendimiento EMC mostró una "durabilidad constante de alto nivel" durante todo el período de prueba de 80 ciclos de Bache, por ejemplo, "prácticamente no se ha observado incrustación en el hormigón".<ref name="Elfgren" />

En otras palabras, el tratamiento del cemento Portland con el proceso de activación de EMC puede aumentar el desarrollo de resistencia en casi un 50% y también mejorar significativamente su durabilidad, medida de acuerdo con los métodos generalmente aceptados.<ref name="Elfgren" />

===Baja lixiviabilidad de los hormigones con EMC===
La Universidad Tecnológica de Luleå realizó pruebas de lixiviación en 2001 en Suecia, en nombre de una empresa de producción de energía sueca, en un hormigón confeccionado con un EMC hecho de cenizas volantes. Estas pruebas confirmaron que el hormigón "mostró una lixiviabilidad específica de superficie baja" con respecto a "todos los metales ambientalmente relevantes".<ref>Private study, Luleå University of Technology (2001) "Diffusionstest för cementstabiliserad flygaska", LTU Rapport AT0134:01, 2001-09-03</ref><ref name="Hedlund">{{cite book|last1=Ronin|first1=V|title="Ecologically effective performance Portland cement-based binders", proceedings in Sandefjord, Norway 20–24 June 1999|last2=Jonasson|first2=J-E|last3=Hedlund|first3=H|publisher=Norsk Betongforening|year=1999|location=Norway|pages=1144–1153}}</ref>&nbsp;&nbsp;

==EMC que utilizan puzolanas como materiales volcánicos==
[[File:EMC RILEM Beam.jpg|thumb|'''Demostrando la propensión a la "reparación automática" de un EMC...'''<gallery mode="packed">
File:PHOTO A EMC CemPozz Sep 12.jpg|'''FOTO A'''<ref name='"Nordic Self Healing"'>{{cite journal|last1=Ronin|first1=Vladimir|last2=Emborg|first2=Mats|last3=Elfgren|first3=Lennart|title=Self-Healing Performance and Microstructure Aspects of Concrete Using Energetically Modified Cement with a High Volume of Pozzolans|journal=Nordic Concrete Research|volume=51|year=2014|pages=131–144 https://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?dswid=-9911&pid=diva2%3A987595 }}</ref>
File:PHOTO B EMC CemPozz Feb 13.jpg|'''FOTO B'''
</gallery>''Sin intervención alguna, las fisuras se autorrellenaron por completo después de 4,5 meses.<ref name="nota01" group="nota" />]]

===Propiedades de autorreparación de los EMC puzolánicos===
Las reacciones puzolánicas naturales pueden provocar que los morteros y hormigones que contienen estos materiales se "autorreparen".<ref name="Yang">{{cite journal|last1=Yang|first1=Yingzi|last2=Lepech|first2=Michael D.|last3=Yang|first3=En-Hua|last4=Li|first4=Victor C.|title=Autogenous healing of engineered cementitious composites under wet–dry cycles|journal=Cement and Concrete Research|date=May 2009|volume=39|issue=5|pages=382–390|doi=10.1016/j.cemconres.2009.01.013 }}</ref><ref name="Li">{{cite journal|last1=Li|first1=Victor C.|last2=Herbert|first2=Emily|title=Robust Self-Healing Concrete for Sustainable Infrastructure|journal=Journal of Advanced Concrete Technology|date=2012-06-28|volume=10|issue=6|pages=207–218|doi=10.3151/jact.10.207|hdl=2027.42/94191|hdl-access=free}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Van Tittelboom|first1=Kim|last2=De Belie|first2=Nele|title=Self-Healing in Cementitious Materials—A Review|journal=Materials|date=27 May 2013|volume=6|issue=6|pages=2182–2217|doi=10.3390/ma6062182|pmid=28809268|pmc=5458958|bibcode=2013Mate....6.2182V}}</ref> El proceso de activación de EMC puede aumentar la probabilidad de que ocurran estas reacciones puzolánicas.<ref name="Justnes" /><ref name="patent" /> Se ha observado y estudiado la misma tendencia en las diversas estructuras de soporte de la basílica de [[Santa Sofía]] construidas en la época del emperador [[Imperio bizantino|bizantino]] [[Justiniano I]] (actualmente en [[Estambul]], [[Turquía]]).<ref>{{cite journal|last1=Moropoulou|first1=A.|last2=Cakmak|first2=A.|last3=Labropoulos|first3=K.C.|last4=Van Grieken|first4=R.|last5=Torfs|first5=K.|title=Accelerated microstructural evolution of a calcium-silicate-hydrate (C-S-H) phase in pozzolanic pastes using fine siliceous sources: Comparison with historic pozzolanic mortars|journal=Cement and Concrete Research|date=January 2004|volume=34|issue=1|pages=1–6|doi=10.1016/S0008-8846(03)00187-X }}</ref> Allí, al igual que en el caso de la mayoría de los cementos romanos, se utilizaron morteros que contenían altas cantidades de [[ceniza puzolánica]], para obtener una mayor resistencia a las tensiones generadas en las edificaciones por los [[terremoto]]s.<ref name="sofia">{{cite journal|last1=Moropoulou|first1=A.|last2=Cakmak|first2=A.S.|last3=Biscontin|first3=G.|last4=Bakolas|first4=A.|last5=Zendri|first5=E.|title=Advanced Byzantine cement based composites resisting earthquake stresses: the crushed brick/lime mortars of Justinian's Hagia Sophia|journal=Construction and Building Materials|date=December 2002|volume=16|issue=8|pages=543–552|doi=10.1016/S0950-0618(02)00005-3 }}</ref>

Los EMC fabricados con materiales puzolánicos exhiben capacidades de autorreparación "[[Biomimesis|biomiméticas]]" que se pueden fotografiar a medida que se desarrollan ''(véanse las imágenes adjuntas).''<ref name="&quot;Nordic Self Healing&quot;" />

===EMC que utilizan puzolanas de California===
Los hormigones fabricados reemplazando al menos el 50% del cemento Portland con EMC han dado resultados prácticos consistentes en aplicaciones de alto volumen.<ref name="Cempozz_Fly_Ash">{{cite book|author=EMC Cement BV|title=Summary of CemPozz® (Fly Ash) Performance in Concrete|publisher=EMC Cement BV, 2012|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_Technical_Info_CemPozz_FA_ex.pdf }}</ref> Este también es el caso del EMC producido a partir de  puzolanas naturales (como por ejemplo, cenizas volcánicas).<ref name="Cempozz_NP">{{cite book|author=EMC Cement BV|title=Summary of CemPozz® (Natural Pozzolan) Performance in Concrete|publisher=EMC Cement BV, 2012|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_Technical_Info_CemPozz_NP_ex.pdf }}</ref>

Los depósitos de cenizas volcánicas del sur de California se probaron de forma independiente. Sustituyendo al 50% el cemento Portland en la dosificación, los hormigones resultantes excedieron los requisitos del estándar [[ASTM]] correspondiente.<ref name="Stein">{{cite book|last1= Stein|first1= B|title= A Summary of Technical Evaluations & Analytical Studies of Cempozz® Derived from Californian Natural Pozzolans|year=2012|publisher= Construction Materials Technology Research Associates, LLC|location= San Francisco, United States|url=http://www.emccement.com/wiki/pdfs/EMC_CMT_Paper_ex.pdf }}</ref> A los 28 días, su [[esfuerzo de compresión|resistencia a compresión]] fue de 4180 [[Libra por pulgada cuadrada|psi]] / 28,8 [[Pascal (unidad)|megapascales]] ([[Newton (unidad)|N]]/mm²). La resistencia a los 56 días superó los requisitos para el hormigón de 4500 psi (31,1 MPa), incluso teniendo en cuenta el margen de seguridad recomendado por el [[American Concrete Institute]].<ref>ACI 318 "Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary"</ref> El hormigón fabricado de esta manera era trabajable y suficientemente fuerte, excediendo el estándar del 75% de actividad puzolánica tanto a los 7 días como a los 28 días.<ref name="Stein" /> También aumentó la lisura superficial de las puzolanas en el hormigón.<ref name="Stein" />

===Efecto sobre las reacciones puzolánicas===
[[Archivo:EMC Cement Natural Pozzolan Deposits (Southern California).jpg|thumb|Depósitos de cenizas volcánicas situados en el [[Sur de California]], EE.&nbsp;UU.]]

La activación de EMC es un proceso que aumenta la [[afinidad química]] de una puzolana.<ref name=Justnes>{{cite journal|last1=Justnes|first1=Harald|last2=Elfgren|first2=Lennart|last3=Ronin|first3=Vladimir|title=Mechanism for performance of energetically modified cement versus corresponding blended cement|journal=Cement and Concrete Research|date=February 2005|volume=35|issue=2|pages=315–323|doi=10.1016/j.cemconres.2004.05.022 }}</ref><ref name=patent>Patent abstract for granted patent "Process for Producing Blended Cements with Reduced Carbon Dioxide Emissions" (Pub. No.:WO/2004/041746; International Application No.: PCT/SE2003001009; Pub. Date: 21.05.2004; International Filing Date: 16.06.2003)</ref> Esto conduce a un desarrollo de resistencia mayor y más rápido del hormigón resultante, en proporciones de reemplazo más altas que las puzolanas no tratadas.<ref name="Cempozz_Fly_Ash"/><ref name="Cempozz_NP"/> Estas puzolanas transformadas (altamente reactivas) demuestran beneficios adicionales al utilizar formas de reacción puzolánica conocidas que generalmente tienen como su objetivo final una gama de productos hidratados. Un estudio de [[resonancia magnética nuclear]] sobre muestras de EMC concluyó que su activación provocó "la formación de capas delgadas de [[Óxido de silicio(IV)|SiO<sub>2</sub>]] alrededor de los cristales de [[silicato de calcio|C3S]]", que a su vez "acelera la reacción puzolánica y promueve el crecimiento de redes más extensas de sustancias hidratadas".<ref name="Kinetics">{{cite journal|last1=Johansson|first1=K|last2=Larrson|first2=C|last3=Antzutkin|first3=O|last4=Forsling|first4=W|last5=Rao|first5=KH|last6=Ronin|first6=V|title=Kinetics of the hydration reactions in the cement paste with mechanochemically modified cement 29Si magic-angle-spinning NMR study|journal=Cement and Concrete Research|date=1999|volume=29|issue=10|pages=1575–81|doi=10.1016/S0008-8846(99)00135-0|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008884699001350|access-date=2020-08-14|publisher=Pergamon}}</ref>

En términos simples, mediante el uso de puzolanas en el hormigón, la portlandita porosa (reactiva) se puede transformar en compuestos duros e impermeables (relativamente no reactivos), en lugar del carbonato cálcico relativamente reactivo, poroso y blando, generado con el cemento ordinario.<ref name="RILEM2"/> Muchos de los productos finales de la química puzolánica exhiben una [[Escalas de dureza|dureza]] superior a 7,0. Las capacidades de "autorreparación" también pueden contribuir a mejorar la durabilidad en aquellas aplicaciones en las que deban soportarse [[Tensión mecánica|esfuerzos de tracción]].

En mayor detalle, los beneficios del hormigón puzolánico comienzan con la comprensión de que en los hormigones convencionales, el cemento Portland se combina con el agua para producir un material similar a la piedra a través de una serie compleja de reacciones químicas, cuyos mecanismos aún no se conocen por completo. El proceso, denominado [[hidratación mineral]], forma dos compuestos cementantes en el hormigón: [[silicato cálcico hidratado]] (C-S-H) y [[hidróxido de calcio]] (Ca(OH)<sub>2</sub>). Esta reacción se puede producir de tres maneras:<ref name=Hydration>{{cite web|title=Cement hydration|url=http://www.understanding-cement.com/hydration.html|publisher=Understanding Cement}}</ref>

:* Proceso estándar:&nbsp;&nbsp;<chem>Ca3SiO5 + H2O -> (CaO) * (SiO2) * (H2O) + Ca(OH)2</chem>

:* Proceso de equilibrio:&nbsp;&nbsp;<chem>2Ca3SiO5 + 7H2O -> 3CaO * 2SiO2 * 4H2O  +  3Ca(OH)2
</chem>

:* Química del cemento (el guion denota la variable [[estequiometría|estequiométrica]]):&nbsp;&nbsp;C<sub>3</sub>S&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;H&nbsp;&nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp;&nbsp;C-S-H&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;CH

La reacción de hidratación subyacente forma dos productos:

# Silicato cálcico hidratado (C-S-H), que le da al hormigón su resistencia y estabilidad dimensional. La estructura cristalina del C-S-H en la pasta de cemento aún no se ha resuelto por completo y todavía hay un debate en curso sobre su [[nanoestructura]].<ref>{{cite journal|last1=Thomas|first1=Jeffrey J.|last2=Jennings|first2=Hamlin M.|title=A colloidal interpretation of chemical aging of the C-S-H gel and its effects on the properties of cement paste|journal=Cement and Concrete Research|date=January 2006|volume=36|issue=1|pages=30–38|doi=10.1016/j.cemconres.2004.10.022 }}</ref>
# Hidróxido de calcio (Ca(OH)<sub>2</sub>), que en la química del hormigón también se conoce como [[portlandita]]. En comparación con el silicato cálcico hidratado, la portlandita es relativamente [[porosidad|porosa]], [[Conductividad hidráulica|permeable]] y blanda (2 a 3, en la [[Escalas de dureza|escala de Mohs]]).<ref name=Webmin>{{Cite web|url=http://www.webmineral.com/data/Portlandite.shtml|title=Portlandite Mineral Data|website=www.webmineral.com}}</ref> También es [[Sectilidad|séctil]], formando laminillas de [[Exfoliación (mineralogía)|exfoliación]] flexibles.<ref name=Handbook>{{Cite web|url=http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/portlandite.pdf|title=Handbook of Mineralogy|website=rruff.geo.arizona.edu}}</ref> La portlandite es soluble en agua, produciendo una solución alcalina que puede comprometer la resistencia del hormigón al ataque de elementos ácidos.<ref name="Chappex"/>
La portlandita constituye alrededor del 25% del hormigón confeccionado con cemento Portland sin materiales cementosos puzolánicos.<ref name=RILEM2>{{cite book|last1=Baroghel Bouny|first1=V|title=Texture and Moisture Properties of Ordinary and High Performance Cementitious Materials (in PRO 4: Concrete: From Material to Structure)|year=1996|publisher=RILEM|location=144 at 156|isbn= 2-912143-04-7|page=360|editor=Bournazel, J. P.|editor2=Malier, Y.}}</ref> En este tipo de hormigón, el dióxido de carbono se absorbe lentamente para convertir la portlandita en [[carbonato de calcio|carbonato cálcico]] insoluble (CaCO<sub>3</sub>), en un proceso llamado [[carbonatación]]:<ref name="RILEM2"/>

::<chem>Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O</chem>

En forma mineral, el carbonato cálcico puede exhibir una amplia gama de dureza dependiendo de cómo se forme. En su forma más blanda, se puede formar en el hormigón como [[creta (roca)|creta]] (de dureza 1,0 en [[Escalas de dureza|escala de Mohs]]). Al igual que la portlandita, el carbonato cálcico en forma mineral también puede ser poroso, permeable y con poca resistencia al ataque de los ácidos, lo que hace que libere dióxido de carbono.

Sin embargo, los hormigones puzolánicos, incluidos los EMC, continúan consumiendo la portlandita blanda y porosa a medida que continúa el proceso de hidratación, convirtiéndola en hormigón endurecido adicional como [[silicato cálcico hidratado]] (C-S-H) en lugar de carbonato cálcico.<ref name="RILEM2"/> Esto da como resultado un hormigón más denso, menos permeable y más duradero.<ref name="RILEM2"/> Se trata de una [[reacción ácido-base]] entre la portlandita y el [[ácido silícico]] (H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>) que se puede representar de la siguiente manera:<ref>{{cite journal|last1=Mertens|first1=G.|author2=Snellings, R.; Van Balen, K.; Bicer-Simsir, B.; Verlooy, P.; Elsen, J.|title=Pozzolanic reactions of common natural zeolites with lime and parameters affecting their reactivity|journal=Cement and Concrete Research|date=March 2009|volume=39|issue=3|pages=233–240|doi=10.1016/j.cemconres.2008.11.008}}</ref>

::<chem>Ca(OH)2 + H4SiO4 -> Ca^2+ + H2SiO4^2- +  2H2O -> CaH2SiO4 * 2H2O</chem>&thinsp;<ref group=nota name=nota02/>

Además, muchas puzolanas contienen [[aluminato]] (Al(OH)<sub>4</sub><sup>−</sup>) que reaccionará con la Portlandita y el agua para formar:

:* Aluminato de calcio hidratado, como el granate de aluminio y calcio ([[hidrogrosularia]]: C<sub>4</sub>AH<sub>13</sub> o C<sub>3</sub>AH<sub>6</sub> en notación química del cemento, dureza de 7,0 a 7,5 en la [[Escalas de dureza|escala de Mohs]]);<ref>Ca<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3−x</sub>(OH)<sub>4x</sub>, con [[hidróxido]] (OH) reemplazando parcialmente a la sílice (SiO<sub>4</sub>)</ref>&nbsp;&nbsp;o
:* En combinación con la sílice, para formar strätlingita (Ca<sub>2</sub>Al<sub>2</sub>SiO<sub>7</sub>''''·''8H<sub>2</sub>O o C<sub>2</sub>ASH<sub>8</sub> en notación química del cemento), que en términos [[geología|geológicos]] puede formarse como [[xenolito]] en los [[basalto]]s como [[caliza]] [[Roca metamórfica|metamórfica]].<ref>{{cite web|last=Webmineral.com|title=Stratlingite Mineral Data|url=http://webmineral.com/data/Stratlingite.shtml#.UqHKY9JDuSM|access-date=2013-12-06}}. Véase también {{cite journal|last1=Ding|first1=Jian|author2=Fu, Yan|author3=Beaudoin, J.J.|title=Strätlingite formation in high alumina cement – silica fume systems: Significance of sodium ions|journal=Cement and Concrete Research|date=August 1995|volume=25|issue=6|pages=1311–1319|doi=10.1016/0008-8846(95)00124-U}}</ref>

La química del cemento puzolánico (junto con la química del cemento con alto contenido de aluminato) es compleja y no queda necesariamente restringida a las vías anteriores. Por ejemplo, la strätlingita se puede formar de varias maneras, incluida la siguiente ecuación que puede aumentar la resistencia de un hormigón:<ref>{{cite journal|last1=Midgley|first1=H.G.|last2=Bhaskara Rao|first2=P.|title=Formation of stratlingite, 2CaO.SiO2.Al2O3.8H2O, in relation to the hydration of high alumina cement|journal=Cement and Concrete Research|date=March 1978|volume=8|issue=2|pages=169–172|doi=10.1016/0008-8846(78)90005-4 }}</ref><ref>{{cite journal|last1=Midgley|first1=H.G.|title=Quantitative determination of phases in high alumina cement clinkers by X-ray diffraction|journal=Cement and Concrete Research|date=March 1976|volume=6|issue=2|pages=217–223|doi=10.1016/0008-8846(76)90119-8 }}</ref>

::C<sub>2</sub>AH<sub>8</sub>&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;2CSH&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;&nbsp;AH<sub>3</sub>&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;3H&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; C<sub>2</sub>ASH<sub>8</sub>&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;(notación química del cemento)<ref>{{cite journal|last1=Heikal|first1=M.|author2=Radwan, M M|author3=Morsy, M S|title=Influence of curing temperature on the Physico-mechanical, Characteristics of Calcium Aluminate Cement with air cooled Slag or water cooled Slag|journal=Ceramics-Silikáty|year=2004|volume=48|issue=4|pages=185–196|url=http://www.ceramics-silikaty.cz/2004/pdf/2004_04_185.pdf}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Abd-El.Aziz|first1=M.A.|last2=Abd.El.Aleem|first2=S.|last3=Heikal|first3=Mohamed|title=Physico-chemical and mechanical characteristics of pozzolanic cement pastes and mortars hydrated at different curing temperatures|journal=Construction and Building Materials|date=January 2012|volume=26|issue=1|pages=310–316|doi=10.1016/j.conbuildmat.2011.06.026 }}</ref>

El papel de las puzolanas en la química del hormigón no se comprende completamente. Por ejemplo, la strätlingita es [[Metaestabilidad|metaestable]], que en un entorno de alta temperatura y contenido de agua (que se puede generar durante las primeras etapas de curado del hormigón) puede producir por sí mismo partículas de granate de calcio y aluminio estables (véase el primer punto anterior).<ref>{{cite journal|last1=Mostafa|first1=Nasser Y.|last2=Zaki|first2=Z.I.|last3=Abd Elkader|first3=Omar H.|title=Chemical activation of calcium aluminate cement composites cured at elevated temperature|journal=Cement and Concrete Composites|date=November 2012|volume=34|issue=10|pages=1187–1193|doi=10.1016/j.cemconcomp.2012.08.002 }}</ref> Este proceso se puede representar mediante la siguiente ecuación:

::3C<sub>2</sub>AH<sub>8</sub>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2C<sub>3</sub>AH<sub>6</sub>&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;AH<sub>3</sub>&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;9H&nbsp;&nbsp;&nbsp; ;&nbsp;(notación química del cemento)<ref>Taylor, HFW, (1990) Cement chemistry, London: Academic Press, pp.319–23.</ref>

Según el primer punto, aunque la inclusión de granate de calcio y aluminio en sí no es problemática, si en cambio se produce por la vía anterior, entonces pueden producirse microfisuras y pérdida de resistencia en el hormigón.<ref>{{cite journal|last1=Matusinović|first1=T|last2=Šipušić|first2=J|last3=Vrbos|first3=N|title=Porosity–strength relation in calcium aluminate cement pastes|journal=Cement and Concrete Research|date=November 2003|volume=33|issue=11|pages=1801–1806|doi=10.1016/S0008-8846(03)00201-1 }}</ref> Sin embargo, la adición de puzolanas de alta reactividad a la mezcla de hormigón evita tal reacción de conversión.<ref>{{cite journal|last1=Majumdar|first1=A.J.|last2=Singh|first2=B.|title=Properties of some blended high-alumina cements|journal=Cement and Concrete Research|date=November 1992|volume=22|issue=6|pages=1101–1114|doi=10.1016/0008-8846(92)90040-3 }}</ref>

En resumen, mientras que las puzolanas proporcionan varias posibilidades químicas para formar materiales endurecidos, las puzolanas de "alta reactividad" como la [[Escoria de alto horno granulada molida|escoria de alto horno]] (GGBFS) también pueden estabilizar alguno de estos procesos. En este contexto, se ha demostrado que los EMC fabricados a partir de cenizas volantes producen hormigones que cumplen las mismas características que los hormigones que contienen "escoria 120" (es decir, GGBFS) según la norma estadounidense ASTM C989.<ref name="Cempozz_Fly_Ash"/><ref>{{cite journal|last=ASTM International|title=ASTM C989: Standard Specification for Slag Cement for Use in Concrete and Mortars|journal=Book of Standards Volume|volume=4|issue=2|doi=10.1520/c0989-10|url=http://www.astm.org/Standards/C989.htm|year=2010}}</ref>

La portlandita, cuando se expone a bajas temperaturas, condiciones de humedad y condensación, puede reaccionar con los iones [[sulfato]], produciendo [[eflorescencia]]s. Por el contrario, la química puzolánica aminora la cantidad de portlandita disponible para reducir la generación de eflorescencias.<ref>{{cite book|author1=Nhar, H.|author2=Watanabe, T.|author3=Hashimoto, C.|author4=Nagao, S.|title=Efflorescence of Concrete Products for Interlocking Block Pavements|url=https://archive.org/details/ninthcanmetaciin0000inte|year=2007|publisher=American Concrete Institute|location=Farmington Hills, Mich.|isbn=9780870312359|pages=[https://archive.org/details/ninthcanmetaciin0000inte/page/n28 19]–34|edition=Ninth CANMET/ACI International Conference on Recent Advances in Concrete Technology: Editor, Malhotra, V., M., 1st}}</ref>

==Activación EMC==
[[File:Plasma_Magma_model_per_Thiessen_et_al.svg|thumb|Amorfización: Una representación del momento del impacto durante el proceso HEBM.<ref>{{cite journal|last1=Boldyrev|first1=V.V.|last2=Pavlov|first2=S.V.|last3=Goldberg|first3=E.L.|title=Interrelation between fine grinding and mechanical activation|journal=International Journal of Mineral Processing|date=March 1996|volume=44-45|pages=181–185|doi=10.1016/0301-7516(95)00028-3}}</ref>]]

El propósito de la activación de EMC es fundamentalmente causar la destrucción de la [[estructura cristalina]] del material procesado, para convertirlo en un material [[Sólido amorfo|amorfo]].<ref name="Justnes" /> Aunque este cambio aumenta la reactividad química del material procesado, no se produce ninguna reacción química "durante" el proceso de activación de EMC.

En su forma más simple, la mecanoquímica puede definirse como "un campo que estudia las reacciones químicas iniciadas o aceleradas por la absorción directa de energía mecánica".<ref name="Colacino" /> Más técnicamente, se puede definir como una rama de la química que se ocupa de la "transformación química y fisicoquímica de sustancias en todos los estados de agregación producida por el efecto de la energía mecánica".<ref name="Heinicke">{{cite journal|last1=Heinicke|first1=G.|last2=Hennig|first2=H.-P.|last3=Linke|first3=E.|last4=Steinike|first4=U.|last5=Thiessen|first5=K.-P.|last6=Meyer|first6=K.|date=1984|title=Tribochemistry: In Co-Operation with H.P. Hennig, et al.|journal=Acta Polymerica|volume=36|issue=7|trans-title=and with a preface by Peter-Adolf Thiessen|publisher=Berlin : Akademie-Verlag|pages=400–401|doi=10.1002/actp.1985.010360721}}</ref> La [[Unión Internacional de Química Pura y Aplicada|IUPAC]] no contiene una definición estándar del término "mecanoquímica", sino que define una ""reacción" mecanoquímica" como una reacción química "inducida por la absorción directa de energía mecánica", al tiempo que señala "corte, estiramiento y molienda son métodos típicos para la generación mecano-química de propiedades reactivas".<ref>{{GoldBookRef|title=Mechano-chemical reaction|file=MT07141 }}</ref><ref name="Balaz et al">{{cite journal|last1=Baláž|first1=Peter|last2=Achimovičová|first2=Marcela|last3=Baláž|first3=Matej|last4=Billik|first4=Peter|last5=Cherkezova-Zheleva|first5=Zara|last6=Criado|first6=José Manuel|last7=Delogu|first7=Francesco|last8=Dutková|first8=Erika|last9=Gaffet|first9=Eric|last10=Gotor|first10=Francisco José|last11=Kumar|first11=Rakesh|last12=Mitov|first12=Ivan|last13=Rojac|first13=Tadej|last14=Senna|first14=Mamoru|last15=Streletskii|first15=Andrey|last16=Wieczorek-Ciurowa|first16=Krystyna|title=Hallmarks of mechanochemistry: from nanoparticles to technology|journal=Chemical Society Reviews|date=2013|volume=42|issue=18|pages=7571–8137|doi=10.1039/c3cs35468g|pmid=23558752|s2cid=205853500|hdl=10261/96958|hdl-access=free }}</ref>

Más estrictamente, ''activación mecánica'' fue un término definido por primera vez en 1942 como un proceso ''que implica un aumento en la capacidad de reacción de una sustancia que permanece químicamente sin cambios''.<ref>{{cite journal|last1=Smekal|first1=A.|title=Ritzvorgang und molekulare Festigkeit|journal=Die Naturwissenschaften|date=April 1942|volume=30|issue=14–15|pages=224–225|doi=10.1007/BF01481226|bibcode=1942NW.....30..224S|s2cid=1036109 }}</ref> Aún más estrictamente, la activación de EMC es una forma especializada de activación mecánica limitada a la aplicación de molienda de bolas de alta energía (HEBM) a materiales cementosos. De manera más restringida, la activación de EMC implica el uso de pulverización vibratoria, y usando exclusivamente sus propios ''medios de molienda''.<ref name="Justnes" /> Como se indica en un libro de texto académico de 2023 limitado a la mecanoquímica, la activación de EMC ha "demostrado de manera impresionante" sus efectos al provocar un cambio en la reactividad del material de cemento alternativo y las características físicas resultantes del hormigón.<ref name="Colacino" />

===Justificación termodinámica===
Más concretamente, el proceso HEBM puede describirse como un aumento de la reactividad química de un material al incrementar su energía "potencial" química. En la activación de EMC, la energía mecánica transferida se almacena en el material como defectos provocados por la destrucción de la estructura cristalina del material. Por lo tanto, el proceso transforma el estado de sustancias sólidas en otros estados termodinámica y estructuralmente más "inestables", lo que permite una explicación de esa mayor reactividad como un aumento de su energía de Gibbs:<ref name="Huttig">{{cite book|doi=10.1007/978-3-642-52046-4_9|chapter=Zwischenzustände bei Reaktionen im festen Zustand und ihre Bedeutung für die Katalyse|title=Heterogene Katalyse III|year=1943|last1=Hüttig|first1=Gustav F.|pages=318–577|isbn=978-3-642-52028-0 }}</ref>
:: <math>\Delta G= G_T^* - G_T</math>&nbsp;&nbsp;''donde'' para la temperatura <math>T</math>, los términos <math>G_T^*</math> y <math>G_T</math> son los valores de Gibbs respectivos del material procesado y sin procesar.

En su forma más simple, el proceso HEBM provoca la destrucción de los enlaces cristalinos para aumentar la reactividad de un material.<ref name="Zelikman">{{cite book|last1=Zelikman|first1=AN|title=Teorija Gidrometalurgiceskich Processov|trans-title=Theory of hydrometallurgical processes|last2=Voldman|first2=GM|last3=Beljajevskaja|first3=LV|date=1975|publisher=Metallurgija|language=Russian}}</ref> Desde la perspectiva termodinámica, cualquier reacción química posterior puede disminuir el nivel de exceso de energía en el material activado (es decir, como reactivo) para producir nuevos componentes que comprendan una energía química más baja y una estructura física más estable. Por el contrario, para convertir el material preprocesado en un estado físico más reactivo, el desorden generado durante el proceso HEBM puede justificarse como equivalente a una "descristalización" (y, por lo tanto, un aumento de entropía) que en parte produce un aumento de volumen (por la disminución de la densidad aparente). Un proceso inverso, a veces llamado "relajación", puede ser casi inmediato (10<sup>−7</sup> a 10<sup>−3</sup> segundos) o tardar mucho más (por ejemplo, 10<sup>6</sup> segundos).<ref name="Meyer">{{cite book|last1=Meyer|first1=K|title=Physikalisch-chemische Kristallographie|date=1968|publisher=VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie|page=337|cita= (asin: B0000BSNEK)}}</ref> En última instancia, cualquier efecto termodinámico general "retenido" puede justificarse sobre la base de que cualquier proceso "inverso" de este tipo es incapaz de alcanzar un estado final termodinámico ideal por sí solo. Como resultado, en el curso de la activación mecánica de los minerales, los procesos de "relajación" inversa no pueden disminuir por completo la energía libre de Gibbs que se ha creado. Por lo tanto, la energía permanece en el material, que se almacena en los "defectos" creados en la red cristalina.<ref name="P1">{{cite journal|last1=Pourghahramani|first1=P|last2=Forssberg|first2=E|date=March 2007|title=Effects of mechanical activation on the reduction behavior of hematite concentrate|journal=International Journal of Mineral Processing|volume=82|issue=2|pages=96–105|doi=10.1016/J.MINPRO.2006.11.003}}</ref><ref name="P2">{{cite journal|last1=Pourghahramani|first1=P|last2=Forssberg|first2=E|date=March 2007|title=Reduction kinetics of mechanically activated hematite concentrate with hydrogen gas using nonisothermal methods|journal=Thermochimica Acta|volume=454|issue=2|pages=69–77|doi=10.1016/j.tca.2006.12.023}}</ref>

====Efecto termodinámico neto del proceso HEBM====
En general, el proceso HEBM genera un efecto termodinámico neto:<ref name="P3">{{cite journal|last1=Pourghahramani|first1=P|last2=Forssberg|first2=E|date=May 2006|title=Comparative study of microstructural characteristics and stored energy of mechanically activated hematite in different grinding environments|journal=International Journal of Mineral Processing|volume=79|issue=2|pages=120–139|doi=10.1016/j.minpro.2006.01.010}}</ref><ref name="P4">{{cite journal|last1=Pourghahramani|first1=P|last2=Forssberg|first2=E|date=May 2006|title=Microstructure characterization of mechanically activated hematite using XRD line broadening|journal=International Journal of Mineral Processing|volume=79|issue=2|pages=106–119|doi=10.1016/j.minpro.2006.02.001}}</ref><ref name="P6"/>
* El desorden estructural implica un aumento tanto de la entropía como de la entalpía y, por lo tanto, estimula las propiedades del cristal según las modificaciones termodinámicas. Solo una pequeña fracción (aproximadamente el 10%) del exceso de entalpía del producto activado puede considerarse como aumento del área superficial.
* En cambio, la mayor parte del exceso de entalpía y las propiedades modificadas pueden atribuirse principalmente al desarrollo de estados termodinámicamente inestables en la red del material (y no como una reducción del tamaño de las partículas).
* Dado que el sistema activado es inestable, el proceso de activación es reversible, lo que da como resultado la desactivación, la recristalización, la pérdida de entropía y la producción de energía por parte del sistema. Ese proceso inverso ("relajación") continúa hasta un equilibrio termodinámico, pero finalmente nunca puede alcanzar una estructura ideal (es decir, una libre de defectos).
* Una descripción más completa de un proceso de "activación" de este tipo incluye también la entalpía, mediante la cual, según la [[ecuación de Gibbs-Helmholtz]], la energía libre de Gibbs entre el estado sólido activado y el no activado se puede representar como:

::<math>\Delta G= \Delta H - T \Delta S</math>&nbsp;&nbsp;&nbsp;''donde'', <math>\Delta H</math> es el cambio de entalpía y <math>\Delta S</math> el cambio de entropía.

====Alteración cristalina resultante====
Donde el desorden en los cristales es bajo, <math>\Delta S</math> es muy pequeño (si no despreciable). Por el contrario, en cristales muy deformados y desordenados, los valores de <math>\Delta S</math> pueden tener un impacto significativo en la energía libre de Gibbs generada.

Dejando a un lado el calor generado durante el proceso debido a efectos ocasionados durante el proceso de activación como la fricción, el exceso de energía libre de Gibbs retenida en el material activado puede justificarse debido a dos cambios, a saber, un aumento en el área de superficie específica (<math>\Iota</math>), y de los defectos de la estructura cristalina (<math>\Iota</math><math>\Iota</math>).<ref name="P5">{{cite thesis|last1=Pourghahramani|first1=P|title=Mechanical Activation of Hematite Using Different Grinding Methods with Special Focus on Structural Changes and Reactivity|date=2007|pages=242|url=http://ltu.diva-portal.org/smash/get/diva2:991371/FULLTEXT01.pdf }}</ref><ref name="P6">{{cite journal|last1=Pourghahramani|first1=P|last2=Forssberg|first2=E|title=Changes in the structure of hematite by extended dry grinding in relation to imposed stress energy|journal=Powder Technology|date=September 2007|volume=178|issue=1|pages=30–39|doi=10.1016/j.powtec.2007.04.003}}</ref> En procesos HEBM exitosos como la activación de EMC:<ref name="Balaz1">{{cite journal|last1=Tkáčová|first1=K.|last2=Baláž|first2=P.|last3=Mišura|first3=B.|last4=Vigdergauz|first4=V.E.|last5=Chanturiya|first5=V.A.|date=July 1993|title=Selective leaching of zinc from mechanically activated complex Cu-Pb-Zn concentrate|journal=Hydrometallurgy|volume=33|issue=3|pages=291–300|doi=10.1016/0304-386X(93)90068-O}}</ref><ref name="Balaz2">{{cite book|last1=Baláž|first1=P|url=https://www.elsevier.com/books/extractive-metallurgy-of-activated-minerals/balaz/978-0-444-50206-3|title=Extractive metallurgy of activated minerals|date=2000|publisher=Elsevier Science B.V|isbn=9780080531533|location=Amsterdam|pages=292|access-date=2020-08-21}}</ref>
::* En cuanto a (<math>\Iota</math>), solo alrededor del 10% del exceso de energía de dicho producto activado puede contabilizarse como un cambio en el área superficial.
::* En cuanto a (<math>\Iota</math><math>\Iota</math>), casi toda la energía acumulada está contenida en los defectos estructurales reales del material procesado.

====Una aproximación a la activación de EMC====
El valor relativamente bajo de (<math>\Iota</math>) en comparación con el elevado valor de (<math>\Iota</math><math>\Iota</math>) sirve para distinguir aún más el proceso HEBM de la molienda en general o "fresado" (donde, en cambio, el único objetivo es aumentar el área de superficie de los materiales procesados), lo que permite obtener una explicación del cambio en la entropía <math>S</math> del material pulverizado en forma de energía elástica (almacenada en defectos de la red cristalina que pueden tardar años en "relajarse"), que es la "fuente del exceso de energía y entalpía de Gibbs".<ref name="P5" /> En cuanto a la entalpía <math>H</math>, se pueden reseñar cuatro descriptores para dar una visión general del cambio total durante dicho proceso de activación:<ref name="Balaz1" /><ref name="TK1993">{{cite book|last1=Tkáčová|first1=K.|title=Mechanical activation of minerals|url=https://archive.org/details/mechanicalactiva0000tkac|date=1989|publisher=Elsevier|isbn=978-0444988287|location=Amsterdam|pages=170}}</ref><ref name="Tromans&Meech">{{cite journal|last1=Tromans|first1=D.|last2=Meech|first2=J.A.|date=November 2001|title=Enhanced dissolution of minerals: stored energy, amorphism and mechanical activation|journal=Minerals Engineering|volume=14|issue=11|pages=1359–1377|doi=10.1016/S0892-6875(01)00151-0}}</ref><br />
:: <math>\Delta H_T= \Delta H_d + \Delta H_S + \Delta H_A + \Delta H_p</math>&nbsp;&nbsp;''donde'':
::* <math>\Delta H_d</math>&nbsp;&nbsp;es una medida de la ''densidad de dislocación'';
::* <math>\Delta H_p</math>&nbsp;&nbsp;es una medida de nuevas fases (transformación polimórfica);
::* <math>\Delta H_A</math>&nbsp;&nbsp;es una medida de la formación de material amorfo;
::* <math>\Delta H_S</math>&nbsp;&nbsp;es una medida de la superficie específica.
Debido a que la mayor parte de la energía que se requiere durante el proceso de activación de EMC es absorbida por (<math>\Iota</math><math>\Iota</math>), <math>\Delta H_S</math>&nbsp;es trivial. Por lo tanto, las principales funciones para el cambio de entalpía se aproximan a: <br />
::<math>\Delta H _{EMC} \approxeq \Delta H_d + \Delta H_A + \Delta H_p</math>
En la activación de EMC, los términos anteriores <math>\Delta H_d</math> y <math>\Delta H_A</math> se consideran particularmente destacables debido a la naturaleza de los cambios observados en la estructura física.<ref name="Justnes" /> Por lo tanto, el cambio en la entalpía <math>H</math> ocasionado durante la activación de EMC se puede aproximar a:<ref name="TK1993" /><ref name="Tromans&Meech" />

::<math>\Delta H _{EMC} \thickapprox \Delta H_d + \Delta H_A</math>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''es decir,''&nbsp;&nbsp;&nbsp;<math>\Delta H_{EMC} \thickapprox (\rho M_V) \frac{b^2\mu_s}{4\pi}\ln \left ( \frac{2(\rho)^{1/2}}{b} \right ) + C_AE_A</math>
::donde:
::*<math>M_V</math>, <math>b</math>, <math>\mu_s</math> y <math>\rho </math> corresponden respectivamente al [[volumen molar]] del material, al [[vector de Burgers]], al [[módulo de cizalladura]] y a la [[Dislocación (defecto cristalino)|densidad de dislocación]];<ref name="TK1993" /><ref name="Tromans&Meech" />
::* <math>C_A</math> y <math>E_A</math> son respectivamente la concentración de la energía de amorfización molar y de la [[Sólido amorfo|fase amorfa]].<ref name="TK1993" /><ref name="Tromans&Meech" />

====Reactividad a baja temperatura====
A partir de la construcción termodinámica anterior, la activación de EMC da como resultado una fase altamente "amorfa" que puede justificarse como un gran aumento de <math>\Delta H_A</math> y también un gran aumento de <math>\Delta H_d</math>.<ref name="Justnes" /><ref name="TK1993" /><ref name="Tromans&Meech" /> Los beneficios de la activación de EMC son grandes en <math>H</math>, lo que significa que su reactividad depende menos de la temperatura. En términos del ímpetu termodinámico de cualquier reacción, la entalpía <math>H</math> general de un reactivo no depende de la temperatura <math>T</math>, lo que significa que un material que se sometió a HEBM con una elevación correspondiente de <math>H</math> puede reaccionar a una temperatura más baja (ya que el reactivo "activado" depende menos de la temperatura <math>T \Delta S</math> para su progresión). Además, la reacción de un EMC puede exhibir mecanismos físicos a escalas extremadamente pequeñas "con la formación de capas delgadas de [[Óxido de silicio(IV)|SiO<sub>2</sub>]]", con la sugerencia de que la activación de EMC aumenta la proporción de zonas de reacción favorables.<ref name="Kinetics" /> Otros estudios han determinado que el proceso HEBM puede reducir significativamente la temperatura requerida para que se produzca una reacción posterior (hasta una reducción de tres veces), por lo que un componente principal de la dinámica de reacción general se inicia en una "fase nanocristalina o amorfa" para exhibir "valores inusualmente bajos o incluso negativos de la energía de activación aparente" necesarios para provocar una reacción química.<ref>{{cite journal|last1=Nepapushev|first1=A. A.|last2=Kirakosyan|first2=K. G.|last3=Moskovskikh|first3=D. O.|last4=Kharatyan|first4=S. L.|last5=Rogachev|first5=A. S.|last6=Mukasyan|first6=A. S.|date=2015|title=Influence of high-energy ball milling on reaction kinetics in the Ni-Al system: An electrothermorgaphic study|journal=International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis|volume=24|issue=1|pages=21–28|doi=10.3103/S1061386215010082|s2cid=136668210}}</ref>

En general, es probable que los EMC dependan menos de la temperatura para la progresión de una vía química (véase la sección anterior sobre reacciones puzolánicas), lo que puede explicar por qué los EMC brindan beneficios de "autorreparación" incluso a las bajas temperaturas registradas en el Ártico.<ref name="cold1">{{cite book|last1=Ronin|first1=V|last2=Jonasson|first2=JE|title=Investigation of the effective winter concreting with the usage of energetically modified cement (EMC) - material science aspects, Report 1994:03, 24 pp.|date=1994|publisher=Luleå University (LTU), Div. of Struct Eng|language=SV}}</ref><ref name="cold2">{{cite book|last1=Ronin|first1=V|last2=Jonasson|first2=JE|title=High strength and high performance concrete with use of EMC hardening at cold climate conditions|date=1995|publisher=Proceedings of International Conference on Concrete under Severe Conditions, Sapporo, Japan, Luleå University (LTU), Div. of Struct Eng}}</ref>

===Justificación física (amorfización)===
Los grandes cambios en <math>\Delta G</math>, más particularmente en los valores resultantes de <math>\Delta H_A</math> y <math>\Delta H_d</math>, brindan una idea de la eficacia de la activación de EMC. La amorfización del material cristalino en condiciones de alta presión "es un fenómeno bastante inusual" por la sencilla razón de que "la mayoría de los materiales en realidad experimentan la transformación inversa de amorfos a cristalinos en condiciones de alta presión".<ref name="Handle">{{cite journal|last1=Handle|first1=Philip H.|author2-link=Thomas Loerting|last2=Loerting|first2=Thomas|date=2015|title=Temperature-induced amorphisation of hexagonal ice|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2015/cp/c4cp05587j|journal=Physical Chemistry Chemical Physics|volume=17|issue=7|pages=5403–5412|doi=10.1039/C4CP05587J|pmid=25613472|bibcode=2015PCCP...17.5403H|access-date=2020-08-21}}</ref> La amorfización representa una "periodicidad" altamente distorsionada del elemento reticular de un material, que comprende una energía libre de Gibbs relativamente alta.<ref name="P1" /><ref name="P3" /> De hecho, la amorfización puede compararse con un estado "casi-fundido".<ref name="P2" /><ref name="P4" />

En total, al igual que otros procesos HEBM, la activación de EMC provoca la destrucción cristalina debido a factores extremadamente violentos y perturbadores que se producen en la nanoescala del material que se procesa.<ref name="Sobolev" /> Aunque son de corta duración y altamente focales, los procesos se repiten a alta frecuencia: por lo tanto, se cree que esos factores imitan las presiones y temperaturas que se encuentran en las profundidades de la Tierra para causar el cambio de fase requerido.<ref name="Tole" /> Por ejemplo, [[Peter Adolf Thiessen|Peter Thiessen]] desarrolló el "modelo de magma-plasma" que supone que se pueden generar temperaturas localizadas (superiores a 10<sup>3</sup> Kelvin) en los diversos puntos de impacto para inducir un estado de [[Plasma (estado de la materia)|plasma]] excitado momentáneo en el material, caracterizado por la eyección de [[dispersión de electrones|electrones]] y [[fotón|fotones]] junto con la formación de fragmentos excitados (véase el diagrama de arriba).<ref>{{cite journal|last1=Weichert|first1=R.|last2=Schönert|first2=K.|date=1974|title=On the temperature rise at the tip of a fast running crack†|journal=Journal of the Mechanics and Physics of Solids|volume=22|issue=2|pages=127–133|doi=10.1016/0022-5096(74)90018-0|bibcode=1974JMPSo..22..127W}}</ref> Los datos experimentales recopilados desde 1975 de la generación de grietas localizadas, en sí mismo un componente importante de la activación de EMC, han confirmado temperaturas elevadas en este proceso.<ref>{{cite journal|last1=Fuller|first1=K. N. G.|last2=Fox|first2=P. G.|last3=Field|first3=J. E.|title=The Temperature Rise at the Tip of Fast-Moving Cracks in Glassy Polymers|journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences|date=1975|volume=341|issue=1627|pages=537–557|doi=10.1098/rspa.1975.0007|jstor=78609|bibcode=1975RSPSA.341..537F|s2cid=137104796 }}</ref>

===Molinos vibratorios de bolas (MVB)===
Para la activación de EMC, el método HEBM utilizado es un molino de bolas vibratorio (MVB).<ref name="Justnes" /> Un MVB utiliza un mecanismo de accionamiento excéntrico vertical para hacer vibrar una cámara cerrada hasta muchos cientos de ciclos por minuto. La cámara se llena con el material que se procesa junto con objetos especializados llamados "medios de molienda". En su formato más simple, estos medios pueden ser simples bolas hechas de [[Cerámica técnica|cerámica]] especial. En términos prácticos, la activación de EMC despliega diversos medios de molienda de diferentes tamaños, formas y compuestos para lograr la transformación mecanoquímica requerida.<ref name="&quot;Usage&quot;" />

Se ha sugerido que un MVB triturará entre 20 y 30 veces más que un molino de bolas rotatorio, lo que refleja que el mecanismo de un MVB es especialmente eficaz.<ref name="kryer">{{cite journal|last1=Krycer|first1=Ian|last2=Hersey|first2=John A.|title=A comparative study of comminution in rotary and vibratory ball mills|journal=Powder Technology|date=November 1980|volume=27|issue=2|pages=137–141|doi=10.1016/0032-5910(80)85015-7 }}</ref>

====Cinética del molino vibratorio de bolas====
En términos simples, la fuerza de compresión <math>F</math> que actúa entre dos bolas "idénticas" que chocan en un MVB se puede expresar como:<ref name=":0">{{cite journal|last1=Venkataraman|first1=K.S.|last2=Narayanan|first2=K.S.|title=Energetics of collision between grinding media in ball mills and mechanochemical effects|journal=Powder Technology|date=May 1998|volume=96|issue=3|pages=190–201|doi=10.1016/S0032-5910(97)03368-8 }}</ref><br />
<br />
::<math>F=\left [ \left ( \frac{5m}{8} \right ) ^{3/5} \left ( \frac{2r}{9 \pi^2k^2} \right )^{1/5} \right ]v^{6/5}</math>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''donde'' <math>k= \frac{1 - v^2}{\pi E}</math>
::y donde <math>m</math> es la masa de ambas bolas, <math>r</math> su radio, <math>v</math> la velocidad absoluta de impacto y <math>E</math> el [[módulo de Young]] del material de las bolas.<ref name=":0" />

Se puede ver que un aumento en la velocidad de impacto incrementa <math>F</math>. El tamaño y la masa de los medios de molienda también contribuyen a la eficacia del proceso. El término denominador de <math>F</math> <math>k</math> incorpora <math>E</math>, lo que significa que la naturaleza del material utilizado para los medios de molienda es un factor importante (<math>k</math> finalmente se eleva al cuadrado en <math>F</math>, por lo que su valor negativo no tiene ninguna consecuencia). Más fundamentalmente, debido a la rápida vibración, se imparte una alta aceleración a los medios de molienda, con lo que los impactos continuos, breves y agudos sobre el cemento dan como resultado una rápida reducción del tamaño de las partículas.<ref name="kryer" /> Además, las altas presiones y la [[tensión cortante]] facilitan la transición de fase requerida a un estado amorfo tanto en el punto de impacto como durante la transmisión de ondas de choque que pueden producir presiones incluso mayores que el propio impacto.<ref name="Sobolev">{{cite journal|last1=Sobolev|first1=Konstantin|title=Mechano-chemical modification of cement with high volumes of blast furnace slag|journal=Cement and Concrete Composites|date=August 2005|volume=27|issue=7–8|pages=848–853|doi=10.1016/j.cemconcomp.2005.03.010 }}</ref>

Por ejemplo, el tiempo de contacto de una colisión de dos bolas puede ser tan corto como 20 μs, generando una presión de 3,3 [[Pascal (unidad)|GPa]] hacia arriba y con un aumento de la temperatura ambiente asociado de 20 [[Kelvin]].<ref name="Sobolev" /> Debido a la corta duración del impacto, la tasa de cambio en [[cantidad de movimiento]] es significativa, generando una onda de choque de una duración de solo 1-100 μs pero con una presión asociada de 10 GPa hacia arriba y una temperatura focal y muy localizada (es decir, a escala nanoscópica) hasta varios miles de grados Kelvin.<ref name="Sobolev" /> Para poner esto en contexto, una presión de 10 GPa equivale a la ejercida por unos 1.000 kilómetros de agua de mar. Como otro ejemplo, el impacto de dos bolas de acero idénticas de 2,5 cm de diámetro con una velocidad de 1 m/s generará una colisión con una [[densidad de energía]] de más de 10<sup>9</sup> [[julio (unidad)|julios]]/m<sup>2</sup>; y con bolas de alúmina de los mismos 2,5 cm de diámetro y una velocidad de 1&nbsp;m/s se genera una densidad de energía aún mayor.<ref name=":0" /> Las colisiones ocurren en una escala de tiempo muy corta y, por lo tanto, la "tasa de liberación de energía sobre el área de contacto relativamente pequeña puede ser muy alta".<ref name=":0" />

==Véase también==
Antecedentes científicos de la activación de EMC:
{{lista de columnas|4|
* [[Mecánica de contacto]]
* [[Grado de cristalización]]
* [[Estructura cristalina]]
* [[Dureza]]
* [[Parámetro de red]]
* [[Resistencia de materiales]]
* [[Ciencia de materiales]]
* [[Microestructura]]
* [[Peter Adolf Thiessen]]
* [[Ingeniería de superficies]]
* [[Metrología de superficies]]
* [[Tribología]]
}}

==Notas==
{{listaref|2|group=nota|refs=
<ref name=nota01>&nbsp;La foto grande muestra una viga de prueba de concreto hecha con un EMC sometido a flexión de 3 puntos RILEM en la Universidad Tecnológica de Luleå en Suecia (febrero de 2013). Este tratamiento induce grietas para probar las propensiones a la "autorreparación". Se utilizó hormigón (cemento total: 350 kg/m³) que contenía un 40% de cemento Portland y un 60% de EMC a partir de cenizas volantes. '''FOTO A:''' Se indujeron grietas de un ancho promedio de 150-200 μm después de aproximadamente 3 semanas de curado con agua. '''FOTO B:''' Sin ninguna intervención, el hormigón puzolánico de alto volumen exhibió el relleno gradual de las grietas con gel CSH recién sintetizado (un producto de la reacción puzolánica en curso). ''Las grietas se rellenaron por completo después de unos 4,5 meses''. Durante el período de observación, también se registró un desarrollo continuo de la resistencia en virtud de la reacción puzolánica en curso. Este proceso, junto con las propiedades de "autorreparación" observadas, tiene un impacto positivo en la durabilidad del hormigón. ''Todas las fotos Dr. V. Ronin y The Nordic Concrete Federation.''</ref>
<ref name=nota02>&nbsp;Notas adicionales sobre química puzolánica: ('''A''') La relación Ca/Si (o C/S) y el número de moléculas de agua pueden variar, al igual que la estequiometría C-S-H. ('''B''') A menudo, los cristales hidratados se forman, por ejemplo, cuando el [[aluminato tricálcico]] reacciona con el [[sulfato de calcio]] disuelto para formar hidratos cristalinos (3CaO'''·'''(Al,Fe)<sub>2</sub>O<sub>3</sub>'''·'''CaSO<sub>4</sub>'''·'''nH<sub>2</sub>O, fórmula general simplificada). Esto se denomina fase '''AFm''' ("alúmina, óxido férrico, monosulfato"). ('''C''') La fase '''AFm''' ''per se'' no es excluyente. Por un lado, mientras que los [[sulfato]]s, junto con otros aniones como [[carbonato]]s o [[cloruro]]s pueden sumarse a la fase '''AFm''', también pueden causar una fase '''AFt''' donde se forma [[ettringita]] (6CaO'''·'''Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>'''·'''3SO<sub>3</sub>'''·'''32H<sub>2</sub>O o C<sub>6</sub><span style="text-decoration: overline">S</span><sub>3</sub>H<sub>32</sub>). ('''D''') Generalmente, la fase '''AFm''' es importante en el proceso de hidratación posterior, mientras que la fase '''AFt''' puede ser la causa del fallo del hormigón conocida como DEF, que puede ser un problema particular en hormigones no puzolánicos (véase, por ejemplo, Folliard, K., et al., [http://www.utexas.edu/research/ctr/pdf_reports/0_4085_5.pdf Preventing ASR/ DEF en hormigón nuevo: Informe final], TXDOT y FHWA de EE. UU.: Doc. FHWA/TX-06/0-4085-5, Rev. 06/2006). ('''E''') Se cree que las vías químicas puzolánicas que utilizan iones Ca<sup>2+</sup> hacen que la ruta '''AFt''' sea relativamente suprimida.</ref>
<ref name=nota03>&nbsp;Dos aspectos:&nbsp;'''(I)'''&nbsp;&nbsp;2011 La producción mundial de cemento Portland fue de aproximadamente 3.600 millones de toneladas según los datos del [[Servicio Geológico de Estados Unidos]] (USGS) (2013), un dato razonablemente preciso. Debe tenerse en cuenta también que, según el mismo informe, para 2012 se estimó que la producción mundial de cemento Portland aumentaría a 3.700 millones de toneladas (un aumento de 100 millones de toneladas año tras año), ''cuando en realidad la cifra real para 2012 fue de 3.800 millones de toneladas''.&nbsp;&nbsp;'''(II)'''&nbsp;&nbsp;Estimación del total mundial de producción de CO<sub>2</sub> en 2011: 33.376 millones de toneladas (sin transporte internacional). Fuente: U.E. Comisión Europea, [[Centro Común de Investigación]] (JRC)/PBL (Agencia de Evaluación Ambiental de los Países Bajos); Base de datos de emisiones para la investigación atmosférica global (EDGAR), versión 4.2. Se estimaron las tendencias de 2009-2011 para los sectores relacionados con la energía según el consumo de combustibles fósiles para 2009-2011 a partir de la ''Revisión de la energía mundial 2011'' ([[BP]], 2012), para la producción de cemento según datos preliminares del USGS (2012), a excepción de China, para el que se hizo uso de los datos de la Oficina Nacional de Estadísticas de China (NBS) (2009, 2010, 2011).<br /> [A partir de mayo de 2013, véase EDGAR, sección de enlace externo].</ref>
<ref name=nota04>&nbsp;El "método de Bache" para probar la durabilidad del hormigón simula las variaciones diarias de temperatura en [[salmuera]]. Puede usarse la '''Prueba 1''' o la '''Prueba 2''', o realizarse secuencialmente durante 48 horas. El método induce la saturación con agua conteniendo un 7,5% de [[Cloruro de sodio|sal]] (es decir, una concentración más alta que la del [[agua de mar]]), seguida de congelación o calentamiento en un ciclo de 24 horas para simular rangos de temperatura [[Variación de temperatura diurna|diurnos]] altos. El ciclo elegido se repite hasta el agotamiento para determinar la pérdida de masa. Por lo tanto, el método de Bache se acepta generalmente como uno de los procedimientos de prueba más severos para el hormigón para determinar su durabilidad.</ref>}}

==Referencias==
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==Enlaces externos==
*{{Official website|https://lowcarboncement.com/|name=Official website for EMC Cement}}, Suecia{{spaced ndash}} en lowcarboncement.com
* [http://www.ltu.se/?l=en Universidad Tecnológica de Luleå], Suecia{{spaced ndash}} en LTU.se
* [http://www-fif.construction.cam.ac.uk/ Future Infrastructure Forum], Universidad de Cambridge, Reino Unido{{spaced ndash}} en Fif.construction.cam.ac.uk
* [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/ Estadísticas e información sobre cemento del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS)]{{spaced ndash}} en Minerals.usgs.gov
* [http://www.epa.gov/ttn/atw/pcem/pcempg.html Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA), Información sobre las normas para la industria del cemento Portland]{{spaced ndash}} en EPA.gov
* [https://web.archive.org/web/20130510160418/http://www.concrete.org/general/home.asp Instituto Americano del hormigón]{{spaced ndash}} en Concrete.org
* [http://edgar.jrc.ec.europa.eu/overview.php?v=CO2ts1990-2011 EDGAR – Base de datos de emisiones para la investigación atmosférica global] {{spaced ndash}} en Edgar.jrc.ec.europa.eu
*[https://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/home.html Vitruvious: ''The Ten Books on Architecture''] en línea: texto en latín entrecruzado y traducción al inglés
* [http://www.wbcsdcement.org/ Iniciativa de Sostenibilidad del Cemento del WBCSD] {{Wayback|url=http://www.wbcsdcement.org/ |date=20111218165035 }}{{spaced ndash}} en Wbcsdcement.org

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