An attempt was made to interpret the structural changes of glass in the temperature interval of glass transition based on the study of values of the coefficient of linear thermal expansion (CTEL) of Na2O-SiO2 and Na2O-CaO-SiO2 systems. In most cases, CTEL in this interval takes a leap of its value. However, for different glass compositions, the size of this leap is different, and in some cases it is not observed at all.
The largest percentage of CTEL leap occurs when the degree of joining of silicon oxide structure fSi is in the range of 0.42-0.445, namely, when the structure of glass is formed by two-dimensional layers interconnected in a third dimension through some of the peaks of tetrahedrons formed without the participation of sodium.
When CaO is added to glass, the growth of CTEL manifests itself more intensively. This can be explained by the fact that in such glass there is a crosslinking of silicon oxide structure with O-Ca-O bridge. In this case, the maximum increase in the CTEL value in glass transition interval occurs when values of the function are fsi = 0.41-0.42. The structure of this glass is also formed by two-dimensional layers, interconnected by bonds of the third dimension. They may be both Si-O-Si and Si-O-Ca-O-Si bonds.
Thus, the main factor that leads to an increase in CTEL of glass is monovalent cations. In most cases, fluctuations of these cations are absorbed by the stiffness of the silicon oxide structure. When the glass temperature reaches Tg, the stiffness of the structure decreases to such an extent that the action of monovalent cations begins to appear, which results in a rapid increase in CTEL in the interval of transition. The replacement of Na2O with CaO leads to a decrease in the value of CTEL due to the linking effect of the divalent bridge, but the value of the CTEL leap in the glass transition interval becomes larger due to the fact that the Ca-bond strength with the temperature becomes weaker much faster than the Si-O bond strength.
1. Ящишин Й. М. Технологія скла у трьох час-тинах. Ч. 1. Фізика і хімія скла: підруч. Львів: Бескид Біт, 2008. 204 с.
2. Eric Le Bourhis. Glass: Mechanics and Technology. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008, 366 p.
3. Немилов С. В. Комментарий к статье Д. С. Сан-дитова "О природе уравнения перехода жидкость - стекло". ЖЭТФ, 2017, Т. 151, Вып. 5, С. 891-892.
4. Жеплинський Т. Б, Дяківський С. І. Основи теорії і практики гартування скла. Львів: Видав¬ництво "Растр-7", 2011, 112 с.
5. Jaśkowska Dobrosława. Kryterium pękania i zniszczenia szkła konstrukcyjnego. Świat Szkła 9/2008
6. Мазурин О. В., Стрельцина М. В., Швайко-Швай¬ковска Т. П. Свойства стекол и стекло¬обра-зующих расплавов. Справочник. Т. І, Стекло¬образный кремнезем и двухкомпонентные силикатные системы. Ленингр. отд. Л.: Наука, 1973, 1-444.
7. Свойства стекол и стеклообразующих рас-плавов. Справочник. Т. ІІІ, часть 1, Трехком-понентные си¬ликатные системы / О. В. Мазурин, М. В. Стрель¬цина, Швайко-Швайковска Т. П. Ленингр. отд. Л.: Наука, 1977, 1-586.
8. Еремяшев В. Е., Миронов А. Б. Влияние железа на структуру калиевых боросиликатных стекол. Неорганические материалы, 2015, 2 (51), 218-222
https://doi.org/10.7868/S0002337X15020062
9. Dobrosława Jaśkowska. Budowa wewnętrzna i właściwości szkła konstrukcyjnego, Świat Szkła 3/2009
10. Marcin Kozłowski. Szkło jako materiał konstrukcyjny, Świat Szkła 4/2010
11. Ванина Е. А., Киселева А. Н., Голубева И. А. Исследование структурообразования пористых стекол на основе натриевоборосиликатной системы. Совре¬менные проблемы науки и образования, 2012, 3.
12. Еремяшев, В. Е. Влияние кальция и бария на поведение воды в натриевом боросиликатном стекле. Вестник ЮУрГУ. Серия "Химия", 2012, Вып. 7, № 1 (260), С. 23-28.
13 Боровець З. І., Жеплинський Т. Б. Технологія силікатів. Дистанційне навчання. № 42. Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2007. 128 с.