RTU zinātniskie raksti

Materiālzinātne un lietišķā ķīmija 17. sējums 2008.g.

SATURS

 

D.Vaičjukinene, V.Vaitkjavičos, A.Kantaunas, V.Sasnauskas

Termiski aktivēta AlF3 rūpniecisko atlikumu dispersitātes ietekme uz cementa betona īpašībām

Ir noskaidrots, ka cementa maisījumos ar termiski aktivētu SiO2 to cietēšanas procesā veidojas akmensveida aglomerāti. To veidošanās novēršanai darbā ir pētīta iespēja izmantot plastifikātoru GLENIUM ACE (FM), polikarboksilēteri. Ir noskaidrots, ka pievienojot cementa maisījumam 1,2% šī plastifikātora piedevu, izveidojas viendabīgs cementa betons ar palielinātu stiprību, kas pie 10% plastifikātora piedevas sasniedz ~ 52 MPa. Noteikts, ka galvenais faktors šādam stiprības pieaugumam ir jaunu hidrosilikātu, kas rodas reakciju rezultātā starp amorfo SiO2 un Ca(OH)2, izveidošanās.

 

N. Zilinska, I. Zālīte, G. Kladler

Materiāli uz silīcija nitrīda nanopulveru bāzes

Viens no ceļiem, kā mainīt keramikas materiālu īpašības, ir nanoizmēra izejas pulveru un to kompozīciju pielietošana materiālu ieguvē. Uz silīcija nitrīda bāzes veidotiem materiāliem ir virkne labu īpašību (mehāniskā izturība gan istabas temperatūrā, gan temperatūrās līdz 1400 °C, laba korozijas izturība  u.c.), kas nodrošina to praktisku pielietojumu dažādās rūpniecības nozarēs. Pastāv iespēja izmainīt Si3N4 keramikas īpašības ievadot sastāvā otru nanofāzi.

Darba mērķis bija noskaidrot otrās fāzes (SiC, ZrO2, TiN nanopulveri) ietekmi uz nanokompozīcijas Si3N4-6%Y2O3-3%Al2O3 saķepšanu, struktūru un īpašībām, veicot karsto presēšanu 1800 °C temperatūrā.

Pētījumi parādīja, ka vairumā gadījumu otrās fāzes piedeva pārveido keramikas materiāla mikrostruktūru un uzlabo mehāniskās īpašības (cietību, lieces izturību, plaisizturību).

 

M.Drdácký, Z.Slížková

Vēsturisko javu maza izmēra, nestandarta paraugu mehānisko īpašību raksturojums

Mehānisko īpašību pētījumi veikti tipiskiem vēsturisko javu paraugiem  - maza izmēra un neregulāras formas, kas iegūti no vēsturisko celtņu mūrjavām vai apmetumiem. Izpētei izmantotie paraugi raksturīgi dažādiem Eiropā izmantoto javu veidiem, iegūti no dažādām konstrukcijām (pilīm, tiltiem, ēkām), datējami ar atšķirīgiem laika periodiem (no 14. līdz 21.gs.) un ar atšķirīgu sastāvu. Aprakstītas trīs pārbaužu metodes: spiedes stiprības pārbaude ļoti plāniem paraugiem, lieces pārbaude javas fragmentiem, kas pagarināti ar koka protēzēm un neregulāru, mazu javas paraugu bīdes mērījumi, paraugu iestiprinot starp diviem cieta materiāla blokiem, kas savstarpēji savienoti, paralēli slīdes plaknei. Vienlaicīgi ar tabulās apkopotajiem datiem un rezultātiem, darbā aprakstīti arī daži novērojumi, attiecībā uz fizikālo īpašību, ķīmiskā sastāva, saistvielas vai piedevas (organiskas vai neorganiskas) veida, pildvielas izmēru, dažādu blakus efektu u.c. savstarpējo iedarbību.

 

Bystrov V.S, Paramonova E.V., Bystrova N.K., Sapronova A.V.

Hidroksilapatīta polarizācijas īpašības 

Hidroksilapatīts (HA) plaši tiek izmantots medicīnā un biotehnoloģijā. Šī materiāla virsmas īpašības ir ļoti svarīgas bioloģiskos pielietojumos, jo lielākā daļa pieaugšanas procesu notiek tieši uz tā virsmas. Mijiedarbība starp HA un bioloģiskajiem audiem uzlabojas, ja apatīta virsma tiek polarizēta. Taču polarizācijas mehānismi un izmaiņas virsmas elektriskajās īpašības, kas ietekmē HA adhezīvās īpatnības, detalizēti nav zināmas. HA virsmas lādiņu izsauc protonu kustība pa kolonveidīgajiem apatīta struktūras kanāliem. Tāds kanāls sastāv no OH jonu ķēdes, ko aptver kalcija trīsstūri un fosfātu grupas trīsstūri. Šie kanāli eksistē abās HA kristalogrāfiskajās fāzēs. Šajā rakstā atspoguļoti ab initio kvantu ķīmiskie aprēķini (Gaussian98 code, HF, 6-31G(d)), kas ietver protonu pārneses enerģētiskās barjeras pētījumus. Aprēķinātās barjeru vērtības var izskaidrot ilgstošo polarizācijas lādiņu, kas tika novērots eksperimentā.

 

V.Svinka, R.Svinka, A.Actins, A.Butlers, I.Zake, I.Sidraba

Catalitic properties of phyllosilicate in the concentrated oxide suspension

Porous ceramic from clay and alumina concentrated suspensions (water content 28-35%) in the direct process of pore formation by reaction of metallic aluminium powder with water are obtained. Clay minerals form stable suspension thanks surface charge of particle surface, which is characterize by zeta potential. Clay minerals associate the developed pore structure after hydrogen elimination. After drying and sintering structure remains. Different materials structure is obtain by use kaolinite, illite or smectite because particles of these minerals have different zeta potential. Pore structure of obtained materials depends on the mineralogical composition of clay. Various admixtures (carbonate, sand) influences hydrogen elimination process and viscosity of suspension. The best catalytic properties characterises kaolinite with the highest zeta potential.

 

R.Švinka, A.Cimmers, L.Bīdermanis, V.Švinka, S.Čertoks

Dažu celtniecības matyeriālu salīdzinošas īpašības

Salīdzinātas dažu celtniecībā plaši izmantotu būvmateriālu: Līvānu mālu ķieģeļu un Keraterm bloku, silikātķieģeļu, gāzbetona, keramzītbetona, betona ūdens uzsūkšanas kinētika un līdzsvara mitrums. Dažādu Latvijas mālu pussausi izgatavoti paraugi apdedzināti 10000C temperatūrā un arī salīdzinātas to ūdens uzsūces kinētika un līdzsvara mitrums. Izvērtēta minēto rūpniecisko izstrādājumu un laboratorijas apstākļos iegūto materiālu porainības ietekme uz minētajām īpašībām un to izmantošanas lietderība dzīvojamo telpu celtniecībā. Šādu materiālu siltuma izolējošās īpašības ir atkarīgas ne vien no materiāla porainības un poru izmēru sadalījuma, bet arī no kristāliskajām fāzēm, kuras veidojas materiāla apdedzināšanas procesā. Keramikas materiāliem ir priekšrocības dzīvojamo telpu būvē.

 

J. Sētiņa, I. Vītiņa, L. Krāģe, G. Šahmenko

Agresīvo vielu izraisītās betona korozijas procesa izpēte un modelēšana

Betona korozijas procesa pētīšanai dažādos dziļumos izveidoti modeļparaugi ar koroziju kavējošām piedevām- poliakrila piedevu masā un augsti sārmainu pārklājumu virsmai. Korozijas process modelēts sulfāta jonus saturošos škīdumos ar dažādu pH un hlorīda sāļu šķīdumos. Noteikts, ka korozijas process sāļu šķīdumos notiek divās fāzēs: Ca(OH)2 izskalošana no betona un sekojošā Ca(OH)2 karbonizācija un nogulsnēšanās uz modeļparaugu virsmas. Korozijas procesa intensitāte sāļu šķīdumos un paraugu porainības izmaiņas ir atkarīgas no izmantotiem antikorozijas materiāliem. Rentgenfāžu analīzē noteiktas kristāliskās fāzes pirms un pēc eksponēšanas sāļu šķīdumos: līdzās galvenām kristāliskām fāzēm kalcītam un kvarcam pēc apstrādes hlorīdu šķīdumos konstatēti līdz 25 mm dziļumam atbilstošie hlorīdu sāļi; pēc apstrādes sulfātu šķīdumos konstatēti – kalcīts, kvarcs un ģipsis. Secināts, ka labāko aizsardzību betona modeļparaugiem agresīvās koroziju izraisošās vidēs nodrošina augsti sārmains virsmas pārklājums Xypex.  

 

V. Segliņš

Silikātmateriālu dabisko izejvielu lietišķie ģeoloģiskie pētījumi un to perspektīvas Latvijā

Apskatītas mūsdienu ģeoloģiskās zināšanas par silikātu materiālu dabiskām izejvielām – kvarca smiltīm, māliem, kaļķakmeni, dolomītu un krāsu zemēm Latvijā, to krājumiem un resursiem, kā arī nepieciešamajiem pētījumiem nākotnē minerālizejvielu bāzes attīstībai. Pētījums norāda, ka Latvijā ir ļoti ievērojami šo dabisko izejvielu resursi, tie ir detalizēti pētīti un pieejami izmantošanai. Tomēr šo materiālu patreizējā izmantošanas intensitāte ļoti zema. Noskaidrots, ka silikātmateriālu dabisko izejvielu sastāvs un īpašības Latvijā mainās nelielā diapazonā un tas veido labvēlīgus apstākļus to izmantošanai jaunos materiālos, kas tiek uzskatīta par prioritāru pētniecības virzienu. 

 

J.Svare, I. Vītiņa, L.Krāģe, R.Lūsis

„Sanējošo apmetumu” darbības efektivitāte – praktiskā pieredze Latvijā

Pēdējos gados blakus tradicionālajiem apmetumiem tirdzniecībā ir pieejami tā saucamie „sanējošie apmetumi”. Šie apmetumi ir speciāli veidotas sanācijas sistēmas, kas sastāv no porainas grunts un speciālām piedevām. Tirdzniecībā ir pieejami dažāda veida „sanējošie apmetumi”. Viena veida apmetumu darbības pamatā ir sāļu transportēšana uz apmetuma virsmu, kur sāļi kristalizējas nekaitīgas efflorescences veidā. Pavisam cits darbības princips ir pamatā apmetumiem, kuri sāļus uzkrāj apmetuma iekšējā slānī, kur tie kristalizējas, neradot kaitējumu. Blakus jau minētajiem ir tādi apmetuma veidi, kuri pilnībā bloķē sāļu un ūdens iekļuvi apmetumā un ir ar hidrofobu virsmu. „Sanējošie apmetumi” izmantoti gan Rīgas pils, gan Rīgas Doma u.c. atjaunošanas darbos, kā arī, izveidojot un pēc noteikta laika pārbaudot speciālus no šī apmetuma izveidotus eksperimentālos laukumus, ir izvērtēta šo apmetumu efektivitāte. Tomēr „sanējošā apmetuma” darbība objektos, kuros tas lietots, ne vienmēr ir apmierinoša.

 

Rozenštrauha I., Lodiņš E., Lorencs A., Freidenfelds R., Drille M., Krāģe L., Bajāre D., Pastare I., Gedrovics J.

Rūpnieciskos atkritumus saturošas stiklkeramikas ķīmiskā izturība

No rūpnieciskiem atkritumiem – tēraudliešanas nobirām, kodināšanas vannu atlikumiem, alumīniju saturošiem mētālpārstrādes atkritumiem, kā arī no daudzsārmu stikla un Liepas atradnes māliem, izmantojot pulvertehnoloģijas metodi un termisko apstrādi, iegūti blīvi kompozītmateriāli (tilpummasa – 2.3-2.9 g/cm3, ūdens uzsūce – 0.15-0.6 %), kas pēc raksturlielumiem atbilst Latvijas standarta LVS EN 176 B1grupai.

Lai raksturotu iegūto materiālu ķīmisko izturību, izmantotas trīs testēšanas metodes. Būtiskas paraugu masas izmaiņas konstatētas pēc to apstrādes HNO3  šķīdumā  (pH ≈ 2).

Izmantojot ūdenī šķīstošo sāļu kristalizācijas testu (LVS EN 12370), paraugu masas zudumi konstatēti pēc 10 cikla. Pēc iegūtajiem raksturlielumiem var secināt, ka kompozītmateriāli atbilst būvkeramikas prasībām.

 

E. Ivanauskas, E. Šelgunovas, Ž. Rudžionis

Dažādu pucolānisku piedevu ietekme uz augstizturīga pašblīvējoša betona īpašībām

Šajā darbā veikti pētījumi par divu dažādu pucolānisko piedevu ietekmi uz pašblīvējoša betona īpašībām. Tika noteikts, ka slānekļa pelnu pievienošana cementam līdz 30 % ļauj ietaupīt cementa masu, nezaudējot pašblīvējošā betona īpašības vai pat uzlabojot tās. Daļēja cementa aizvietošana ar slānekļa pelniem ļauj iegūt augstizturīgu  pašblīvējošo betonu ar lielu blīvumu (2500 kg/m3) un augstu spiedes stiprību līdz 91,8 MPa. Izmantojot 5% sīkdispersu silīcija dioksīda piedevas, iegūstams nepieciešamās konsistences pašblīvējošā betona maisījums, kura izturība ir tuva kontroles paraugiem. Vairāk kā 5 % sīkdisperso agregātu pasliktina SCC stiprības raksturlielumus. Tika noteikts, ka sīkdispersā silīcija dioksīda daļiņu hidratācija palielina koncentrētā maisījuma sarukuma deformāciju.  Salīdzinot dažādos veidos iegūto sīkdisperso silīcija dioksīdu tika secināts, ka mikrošķiedru izmantošana veidojot suspensiju nav efektīva SCC ieguvē, jo tās nozīmīgi palielina gaisa ieslēgumus un samazina spiedes stiprību.

 

Gilucis A., Segliņš V., Silgaile E., Prols J.

Latvijas augšņu dabiskā radioaktivitāte un tās sadalījuma galvenās likumsakarības

Tiek sniegtas vidējās γ – aktivitātes vērtības augsnes virsējos horizontos, apskatīta γ – aktivitātes atšķirības meža un lauksaimniecības augsnēs. Pētījumu gaitā tika iegūti vairāk kā 2,5 tūkstoši γ - aktivitātes mērījumu datu, kas vienmērīgi raksturo visu valsts teritoriju. Konstatēts, ka γ – aktivitāte Latvijas augsnēs cieši un nepastarpināti saistīta ar augsnes mālainību, bet galvenais γ – aktivitātes avots Latvijas augsnēs ir kālija izotopi.

Konstatētām likumsakarībām ir lietišķs pielietojums. Tas ļauj izstrādāt metodiskos paņēmienus ģeoloģiskās kartēšanas veikšanai mālainu augsnes cilmiežu kartografēšanai ar portatīviem dabiskās radiācijas mērīšanas instrumentiem, kas var būtiski atvieglot fiziski smagos kartēšanas lauku pētījumus.