Andris Cimmers

Ceramic of the Mullite–ZrO2–SiAlON System During Spark Plasma Sintering

Results are provided for a study of ceramic of the mullite–ZrO2–SiAlON system formed from oxide mixtures with addition of SiAlON nanopowder during spark plasma sintering (SPS) compared with properties of similar ceramic prepared by traditional sintering. It is shown that ceramic prepared by the SPS-process (compared with traditional sintering) has high indices for density (3.10 – 3.32 g/cm3), ultimate strength in compression (295 – 305 MPa), and also a high elasticity modulus (170 – 180 MPa) after ten thermal shock cycles. This is due to the packing density of mullite formations within sintered specimen microstructure, including ZrO2 inclusions of cubic modification.

Mechanical properties of materials obtained via alkaline activation of illite-based clays of Latvia

Materials has been synthesized in the temperature range from 60-100 °C from two illite based clays of Latvia under activation of KOH and NaOH solutions (4-6 M). Compressive strength and apparent porosity were measured. The effect of concentration of KOH and NaOH solutions on the material mechanical properties was investigated by means of infrared spectroscopy (IR). Compressive strength data of the materials showed that via such activation could obtain building materials with good quality.

Chemically and Thermally Activated Illite Clay from Latvia / Ķīmiski un termiski aktivēts Latvijas illīta māls.

Abstract Materials were synthesized from illite based clay from Latvia by chemical and thermal activation using both NaOH and KOH solutions (4−6 M). Compressive strength and apparent porosity were measured. Effect of concentration of both solutions on the mechanical properties of the material was investigated by means of infrared spectroscopy (IR). Compressive strength data showed that alternative building materials could be obtained via alkaline activation. Rakstā aplūkota Latvijas kvartāra illītа māla kīmiska aktivēšana ar dažādas koncentrācijas KOH un NaOH šķīdumiem un tā piemērotība materiālu izstrādei dažādās temperatūrās (60−80 °C) un (600−800 °C). Illīts un plagioklāzs ir alumosilikāti, kas var reaģēt sārmainos apstākļos; to klātbūtnei mālos ir svarīga loma ģeopolimerizācijas procesā. Kā galvenais rādītājs ģeopolimerizācijas procesa sekmīgai norisei izvēlēta iegūto materiālu spiedes stiprība, kas pieauga līdz ar temperatūras paaugstināšanu (no 600 °C līdz 800 °C) karbonātus saturošos kvartāra mālos. Kā aktivētājs tiek izmantots KOH vai NaOH šķīdums. Šo mālu materiālu augstākā spiedes stiprība (23,8 MPa) tiek sasniegta apstrādājot 800 °C, ja kā ķīmiskais aktivators tiek izmantots 4 M KOH šķīdums. Ķīmiskās aktivācijas procesā ar NaOH šķīdumu tiek iegūti materiāli, kuru spiedes stiprības rādītāji ir zemāki par rādītājiem, kas iegūti izmantojot KOH šķīdumu. Tomēr salīdzinot ar ķīmiski neaktivēta māla spiedes stiprību (16 MPa), šajā gadījumā ir iegūts materiāls, kura spiedes stiprība ir 1,5 reizes lielāka (22 MPa) - kā šķīdums ķīmiskajai aktivācijai tiek izmantots 4 M NaOH un termiskās aktivācijas temperatūra ir 800 °C. Pētījumi parādīja, ka viena vai otra sārmu hidroksīda izmantošana ģeopolimerizācijas procesā deva dažādus rezultātus. Iegūto materiālu īpašības bija atkarīgas no vairākiem faktoriem, no kuriem svarīgākais bija termiskās apstrādes temperatūra. Sakarā ar katjonu katalītisko lomu, svarīgs ir katjons, kas ietilpst hidroksīda (NaOH vai KOH) sastāvā un ar kuru māls tiek ķīmiski aktivēts. Iegūto materiālu varētu izmantot kā tradicionālo būvmateriālu aizstājēju. Pētītais materiāls tiek iegūts zemākā temperatūrā, bet tas nemazina tā spiedes stiprību, salīdzinot ar tradicionāliem būvmateriāliem.