Strength of porous glass in water

Abstract

Partially leached glass rods show a marked increase in strength when tested in water. The strengthening effect is due to development of compressive stresses in the constrained porous glass layer of such rods resulting from adsorption of water. Completely leached porous glass rods that have been abraded prior to testing in water recover some of their strength, the degree of recovery depending on the internal surface area, the chemical composition, and the temperature and acidity of the aqueous solutions in which they were aged prior to testing in the presence of water. The partial recovery of strength is attributed to crack blunting. The decrease in internal surface area that accompanies the strength increase of abraded high-surface area porous glass rods leads one to conclude that the partial recovery of strength observed on aging porous glass in hot water or dilute acid is associated with an increase in the crack-tip radius and structural changes of the porous glass itself.

Teilweise ausgelaugte Glasstäbe zeigen einen merklichen Anstieg der Festigkeitswerte, wenn sie in Wasser mit Hilfe der Vierpunkt-Biegemethode bestimmt werden. Der Festigkeitsanstieg ist auf Druckvorspannungen zurückzuführen, die sich auf Grund der Wassereinlagerung in der ausgelaugten porösen Schicht der Stäbe ausbilden. Vollständig ausgelaugte poröse Glasstäbe, die vor der Naßmessung geschmirgelt wurden, zeigen ebenfalls einen Anstieg der Festigkeit. Die erzielte Festigkeit hängt jedoch von Parametern und Vorbehandlungen ab, wie zum Beispiel: innere Oberfläche, chemische Zusammensetzung und Temperatur sowie Säuregehalt des Wassers oder der wäßrigen Lösung, die für die Lagerung der geschmirgelten Stäbe vor den Festigkeitsmessungen benutzt wurde. Das teilweise Wiedererlangen der Festigkeit läßt sich der Rißabstumpfung im Glas zuschreiben. Die Verringerung der inneren Oberfläche, die den Festigkeitsanstieg begleitet, läßt die Schlußfolgerung zu, daß das teilweise Wiedererlangen der Festigkeit nach der Behandlung der Stäbe in heißem Wasser oder in verdünnter Säure mit der Vergrößerung des Rißradius und mit strukturellen Veränderungen des mikroporösen Glases verbunden ist.