Cemento modificado energéticamente

[2]​ El material resultante se caracteriza por ser el resultado del proceso denominado HEBM, una forma única de molienda vibratoria especial descubierta en Suecia y aplicada solo a materiales cementosos, también conocida como "Activación EMC".

Esto permite facilitar el cumplimiento de los requisitos mecánicos (según las "normativas técnicas") establecidas para hormigones y morteros.

A su vez, esto permite la sustitución del cemento Portland en la confección de hormigones y morteros.

[13]​ 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.

fechado en 1993 y presentado en una reunión formal del grupo académico Nordic Concrete Research.

[16]​ El proceso fue refinado por Ronin y otros, incluido Lennart Elfgren (ahora profesor emérito de LTU).

[24]​[nota 1]​ El potencial del cemento modificado energéticamente para contribuir a una reducción mundial de CO2 ha sido reconocido externamente desde 2002 y continúa.

[26]​ 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.

[4]​ En estos proyectos, el EMC reemplazó al menos el 50% del cemento Portland en el hormigón vertido.

[28]​ Esto es aproximadamente 2,5 veces más que la cantidad típica de cenizas volantes en proyectos donde no se usan cementos modificados energéticamente.

[21]​ Esto permite que los cementos energéticamente modificados puedan utilizarse en hormigones de alto rendimiento.

[31]​ 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.

[21]​[30]​ El hormigón fabricado con cemento Portland ordinario sin aditivos tiene una resistencia relativamente baja al agua salobre.

[30]​ Por el contrario, los EMC muestran una alta resistencia al ataque iónico de cloruros y sulfatos, junto con un baja reactividad álcali-sílice.

[28]​ Por ejemplo, se han realizado pruebas de durabilidad según el "método Bache" (véase el diagrama).

Estas pruebas confirmaron que el hormigón "mostró una lixiviabilidad específica de superficie baja" con respecto a "todos los metales ambientalmente relevantes".

[34]​ Los hormigones fabricados reemplazando al menos el 50% del cemento Portland con EMC han dado resultados prácticos consistentes en aplicaciones de alto volumen.

[28]​ Este también es el caso del EMC producido a partir de puzolanas naturales (como por ejemplo, cenizas volcánicas).

Sustituyendo al 50% el cemento Portland en la dosificación, los hormigones resultantes excedieron los requisitos del estándar ASTM correspondiente.

Esta reacción se puede producir de tres maneras:[47]​ La reacción de hidratación subyacente forma dos productos: La portlandita constituye alrededor del 25% del hormigón confeccionado con cemento Portland sin materiales cementosos puzolánicos.

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.

[46]​ Se trata de una reacción ácido-base entre la portlandita y el ácido silícico (H4SiO4) que se puede representar de la siguiente manera:[51]​ Además, muchas puzolanas contienen aluminato (Al(OH)4−) que reaccionará con la Portlandita y el agua para formar: 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.

[28]​[62]​ La portlandita, cuando se expone a bajas temperaturas, condiciones de humedad y condensación, puede reaccionar con los iones sulfato, produciendo eflorescencias.

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".

[65]​ La 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".

[70]​ 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 lo tanto, la energía permanece en el material, que se almacena en los "defectos" creados en la red cristalina.

[72]​[73]​ En general, el proceso HEBM genera un efecto termodinámico neto:[74]​[75]​[76]​ Donde el desorden en los cristales es bajo,

se consideran particularmente destacables debido a la naturaleza de los cambios observados en la estructura física.

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.