Dense and porous glass and glass ceramics from natural and waste raw materials

The main goal of the herewith presented research activities was to develop innovative processes and materials for building applications adapted to the needs of Saudi Arabia according to the information exchanged with the partners from KACST (King Abdulaziz City of Science and Technology). The research activity focused on the development of a wide range of ceramic components via sinter-crystallization of glasses produced from waste (fly ash, slag, sludge) with or without the addition of vitrification aids, such as cullet or silicates. The raw materials have been mixed in the appropriate ratios to yield ceramic compositions that could be used in the building industry (e.g glass ceramic tiles, porous panels, lightweight aggregates). Monolithic, porous or dense, sintered glass ceramics and ceramics were manufactured as substitutes for natural stones or traditional ceramics. Dense glass ceramics have outstanding properties (hardness, mechanical strength, durability), while porous glass ceramics provide low density and thermal conductivity. Furthermore highly reflective glazes, also matching the whiteness of Thassos marble, were manufacture sintering glass frits. All the developed materials are based on the use of natural resources or waste materials from Saudi Arabia. Moreover, several techniques for direct foaming of glass ceramics have been developed, leading to highly porous ceramics with mainly closed cells. Alternative techniques have been developed for the production of open-celled ceramics.

Il principale obiettivo delle attività di ricerca qui presentate riguardano lo sviluppo di nuovi processi e materiali per applicazioni in edilizia adattate alle esigenze dell'Arabia Saudita in base alle informazioni scambiate con i partner di KACST (King Abdulaziz City of Science and Technology). L'attività di ricerca è stata focalizzata sullo sviluppo di una vasta gamma di componenti ceramici mediante sintercristallizzazione di vetri prodotti da rifiuti (ceneri volanti e scorie) con o senza l'aggiunta di fondenti come rottame di vetro o silicati. Le materie prime sono state miscelate in rapporti adeguati alla produzione di composizioni ceramiche adatte all’utilizzo in edilizia; ad esempio piastrelle vetroceramiche, pannelli alleggeriti e aggregati leggeri. Vetroceramiche e ceramiche, dense e porose, sono state realizzate come sostituti alle pietre naturali e ai ceramici tradizionali. Vetroceramici densi presentano proprietà eccezionali (durezza, resistenza meccanica, durabilità), mentre vetroceramiche porose presentano ridotte densità e conducibilità termica. Inoltre sinterizzando fritte vetrose sono stati ottenuti smalti altamente riflettenti con bianchezza corrispondente al marmo di Thassos. Tutti i materiali sviluppati sono basati sull'utilizzo di risorse naturali o materiali di scarto provenienti dall’Arabia Saudita. Inoltre, sono state sviluppate diverse tecniche per la schiumatura diretta di vetroceramiche, portando alla realizzazione di materiali altamente porosi con celle principalmente chiuse. Utilizzando tecniche alternative sono state invece sviluppate vetroceramiche con una prevalenza di celle aperte.