Песок формула: Песок формула. Химическая формула песка

Содержание

Песок формула. Химическая формула песка

Песок формула, химическая формула песка довольно проста, песок это диоксид кремния: SiO2, состоящий на 98%, остальное  Al2O3 и Fe2O3 эта формула песка относится к кварцу. Песок бывает разного вида, но именно от кварцевого песка исходят все расчеты. Виды песка: гранодиоритовый песок, барханный песок, североамериканский монацитовый песок, коралловый песок, горелый песок, сахарный песок, песок речной, песок карьерный, овражный песок, песок сеянный, песок мытый, песок горный, песок для песочниц,  песок строительный, природный песок. Каждый из видов песка отличается друг от друга, по формуле, по свойствам, по качеству, по техническим характеристикам, вид применения, наличие пылевидных частиц, частиц глины и камней различной фракции. Песок определенного вида имеет свое определенное назначение, и применение по свойствам и характеристикам применения. Так же как кварцевый песок, все остальные виды песка так же имеют свою формулу, свой химический состав, но как правило все отталкиваются от формулы кварцевого песка, так как он имеет самый чистый состав.

К примеру: то что, мы все знаем со школы, химия формула речного песка, формула по химии речного песка = SiO2 это является диоксид кремния. Желтый оттенок исходит за счет наличия в нем оксида железа, очищение речного песка происходит самопроизвольным способом, за счет реки протоков воды, вымываются все пылевидные частицы, глина и различные фракции. Речной песок химическая формула которого равна идеальному виду песка, без примесей и частиц загрязнений. Купить речной песок необходимо там где Вам смогу предоставить паспорт качества и сертификат качества на материал, характеристика речного песка обязана отвечать по ГОСТ 8736-93.

Песок как правило чаще всего используется на стройке, строительных площадках, на производствах, на заводах по изготовлению различных сухих смесей, применяется для изготовления бетона, и бетонных изделий, применяют песок для строительства дорог, железных дорог, для изготовления силикатов, при изготовлении керамической посуды, любой керамики так же используется песок, для изготовления стекла, фаянса, необходим состав песка.  В наше время песок это природный, широко востребованный и незаменимый материал, который применяется в очень широком спектре действий, как на производственных работах, строительных, ремонтных работах, так же и в бытовом применении.

Песок по условию образования делится на: озерные, речные, морские, водно-ледниковые и иные другие. По диаметру зерна классифицируются на: тонкозернистые от 0,05 до 0,1мм, мелкозернистые от 0,1 до 0,25мм, среднезернистые от 0,25 до 0,5мм, крупнозернистые от 0,5 до 1,00мм, грубозернистые 1, 2, 3мм.

Песок имеет форму зерна округленную, округло-угластую в зависимости от месторасположения. По условиям образования пески разделяют на речные,озерные, морские, водно-ледниковые и другие.

Классификация песка:

— плотность;

— зерновой состав;

— вид и происхождение песка;

— содержимое глинистых и пылевидных частиц, и наличие комков глины;

— форма зерна и ее характер;

— содержание органической примеси;

— соединение и содержание вредных примесей;

— прочность;

— пустотность;

— удаленная поверхность;

— стабильность механических и физических свойств.

Купить песок речной, песок карьерный, песок овражный, песок для песоцницы, мытый песок, песок для детской площадки, купить песок для аквариума, и любой другой песок, можно у нас. Заказать песок можно на сайте БЕТОН, или позвонить по указанным контактным номерам, где Вы сможете проконсультироваться по свойствам песка, песок формула, химическая формула песка которого Вы собираетесь приобрести. Менеджер правильно и грамотно произведет консультацию, поможет в выборе материала, и оформит заказ. Доставка песка по Киеву и киевской области без выходных, заказать песок можно в любом виде: песок в мешках, песок навалом, форма оплаты удобная для покупателя. Так же если Вас интересует

химия формула речного песка, формула по химии речного песка переходите на ссылку и читайте далее.

Кварцевый песок. Что это такое?

Кварцевый песок представляет зернистый материал минерального происхождения. Образуется в результате разрушения кварцсодержащих пород. Распространение в земной коре очень широкое. Размер фракций песка варьируется в пределах 0,1-6 мм, В составе кварцевых пород часто содержатся различные примеси в виде глинистых карбонатов, оксидов железа, полевых шпатов и других горных пород. Они придают кварцу (от природы прозрачному или белому) различные оттенки. Меняется цветовая гамма от желтого до красно-бурого и даже черного. Чистые кварцевые пески имеют минимум инертных примесей: до 99% состава составляет кремнезем. Химическая формула SiO2. Цвет кварцевого песка без примесей — молочный.

Виды кварцевого песка

Кварцевый песок подразделяют на две разновидности: материал природного и искусственного происхождения. Первый встречается в виде обогащенного кварцевого песка разных фракций и его добывают в разработанном месторождении механическим способом. Второй также имеет естественное происхождение: сырьем служит кварц жильный дробленый — обычая горная порода (чистый кварц). Для добычи применяют буровзрывной способ, а затем полученный материал дробится для дальнейшего использования.

Кварцевый песок подразделяется на несколько категорий по происхождению. Речной, горный и погребной песок добывается соответственно на побережьях рек, в местах выхода скальных пород и под почвой на некоторой глубине. Речная разновидность содержит минимальное количество загрязняющих примесей.

Песок кварцевый разделяют также по форме крупинок на окатанный и дробленный. Окатанный имеет вид округлых зерен, дробленный выглядит как неровные колотые крупинки.

Добыча и производство кварцевого песка

Добыча кварцевого фракционного песка производится открытым способом из карьера или земснарядом из природных месторождений в поймах рек и озер.

Малое количество примесей и большое количество кварца — этим отличаются разработки, в которых добывают кварцевый песок, от карьеров, в которых добывают обычный строительный песок. Добытый сырец проходит ряд технологических процессов: промывку от грязевых отложений и очистку от примесей химическим методом. Данный процесс называют обогатительным, он служит для получения песка необходимого качества. В результате увеличивается содержание кварцевой породы, и получается чистейший материал, который после сушки на специальных установках, проходит через ряд сит и распределяется на фракции. Полученную продукцию называют фракционный кварцевый песок.

Процесс добычи земснарядом происходит так: смесь песка и воды со дна водоема закачивается и передается по специальному трубопроводу к месту складирования. Вода постепенно отделяется от добытого грунта и уходит по водостокам обратно в водоем. Полученный материал отправляют на предприятие для его дальнейшего обогащения и разделения на фракции.

Искусственный кварцевый песок получают из жильной кварцевой породы, которую сначала отправляют в дробильный комплекс. Там сырье измельчают на зерна. Затем следуют процедуры, аналогичные при работе с карьерным песком: материал промывается, просушивается и разделяется техническим ситом на фракции.

Характеристики и свойства кварцевого песка

Особенности кварцевого песка

Особенность кварцевого песка, отличающая его от других видов песка, состоит в том, что материал этот является мономинеральным, то есть состоящим только из одного минерала — кварца. Эта однородность делает его ценным промышленным сырьем. Малая доля примесей позволяет получить из сырья стекло с высокой степенью прозрачности. Еще одна особенность — межзерновая пористость. По сравнению с другими материалами кварцевый песок обеспечивает наибольшую грязеемкость. В дополнение к этому свойству малая степень износа песчинок, и кварцевый песок отлично проявляет себя уже как фильтрующий материал.

Химические свойства кварцевого песка

Кристаллическая структура кварца придает ему и полученному из него песку исключительные характеристики прочности и устойчивости к действию щелочных и кислотных материалов. Очень высокая твердость, тугоплавкость и химический состав кварцевого песка обуславливают его повышенную огнеупорность и пожаробезопасность. Материал по своим свойствам соответствует диэлектрику и инертен к широкому ряду химических веществ.

Физические свойства кварцевого песка

Для песка характерны все свойства кварца:

  • насыпная плотность 1300-1500 г/см3
  • истираемость — 0,1
  • дробимость — 0,3
  • твердость (шкала Мооса) — 7 (для сравнения твердость алмаза — 10)
  • использование по радиоактивности — 1 класс

Плотность кварцевого песка определяется двумя разными подходами. Есть плотность насыпная, и есть плотность истинная. Насыпная рассчитывается как отношение массы материала в сыпучем состоянии к его объему. В эту величину входят поры в зернах песка и воздушные пространства между ними. То есть данное значение может изменяться в зависимости от влажности материала. Истинная плотность — величина постоянная, представляет собой отношение вещества в абсолютно плотном состоянии к его объему. Влажность песка роли не играет. Для изменения плотности должен быть изменен химический состав или молекулярная структура. Насыпная плотность меньше истинной. Плотность материала — важная характеристика, которую обязательно нужно учитывать для расчета мест для хранения, его перевозки и перемещения подъемно-транспортным оборудованием.

Истираемость, дробимость и твердость кварцевого песка — косвенные показатели его прочности. Для определения значений проводят испытания зерен на вращающемся истирающемся круге из металла, сжатие массы фракций механическим способом и царапание зерном эталона и, наоборот, эталоном зерна.

Фракции кварцевого песка:

  • пылевидный — менее 0,1 мм
  • мелкозернистый: 0,1- 0,8 мм
  • среднезернистый: 0,8 — 1,6 мм;
  • крупнозернистый: 1,6 — 6,0 мм

Кварцевый песок пылевидный и мелкозернистый применяют в составе разных строительных материалов, таких как строительные смеси, шпатлевки, затирки, абразивные материалы, тонкие штукатурки и краски.

Кварцевый песок средней зернистости используют для фильтрации и очистки жидкостей, для пескоструйных работ, для строительных смесей, фасадных и интерьерных штукатурок, наливных полов, бетонных растворов, в ландшафтном дизайне, для засыпки спортивных площадок.

Материал крупных фракций используют для изготовления тротуарной плитки, бетонных блоков, декорирования ландшафта. Также он используется для фильтрации.

Песок всех фракций находит применение в стекольной, литейной и химической промышленности.

Применение кварцевого песка

Для очистки и фильтрации воды

Химические и физические свойства кварцевого песка обуславливают идеальные качества для использования его в качестве фильтра для воды. Питьевая или технического назначения вода, в том числе и в бассейнах может быть качественно и легко очищена от механических примесей и снижения содержания железа, фторидов, хлоридов, сульфатов, солей тяжелых металлов и других вредных примесей. Отличные адгезивные свойства способствуют притягиванию грязи к поверхности песчинок.

Кварцевый песок для фильтров используется в первой ступени многоступенчатых бытовых и промышленных фильтров для предварительной механической очистки. Возможно многократное использование, так как материал легко промывается при загрязнении путем водо-воздушной промывки. Использование фильтра из кварцевого песка продлевает срок действия последующих ступеней фильтра.

Пескоструйные работы

Один из наиболее эффективных приемов очистки поверхностей — пескоструйная обработка. На поверхность (стекло, металл, камень, дерево), которую необходимо очистить, с помощью сжатой струи воздуха или воды распыляется кварцевый песок или другой абразив. Песчинки летят с огромной скоростью и разрушают верхний слой поверхности, очищая ее от окалины, коррозии и других покрытий. Необходимо следить, чтобы вместе с удаляемым слоем, например, плесени на старой каменной кладке, не повредить сам камень. Кварцевый песок для пескоструйной обработки необходимо подбирать с учетом материала поверхности, степени ее загрязнения и дальнейшей обработки.

Основные направления работ:

  • очистка металла от ржавчины и других загрязнений;
  • обезжиривание поверхностей;
  • матирование стекла;
  • очистка бетонных и каменных кладок;
  • придание поверхности шероховатости для дальнейшей обработки.

Сегодня имеется широкое разнообразие абразивных материалов, но сухой кварцевый песок остается наиболее востребованным для пескоструйных работ.

Кварцевый песок для наливных полов

Полимерные полы с наполнителем из кварцевого песка — это долговечное, бесшовное, нескользящее и гигиеничное покрытие, которое легко убирать. Кварцевый песок для наливных полов — хороший способ удешевления традиционного наливного пола. Такой материал подходит как для новых покрытий, так и для существующих полов из бетона. Чаще всего полимерные полы используют в помещениях с существенными абразивными нагрузками на бетонную поверхность. Наливные полы в данном случае используют как финишное декоративное покрытие. Оно имеет гладкую и привлекательную поверхность, отлично сопротивляется нагрузкам. Для такого пола характерна малая истираемость, так как полимер в данном случае выступает как связующее, а основную функциональную нагрузку, связанную с износом несет наполнитель из кварца, истираемость которого крайне низка. Для сохранения декоративных свойств пол необходимо покрыть мастикой, защитным лаком или воском.

Кварцевый песок в литейной промышленности

Формовочный кварцевые песок применяют в металлургической промышленности для изготовления форм для литья и стержней. Качество литья в разовые формы непосредственно связано с характеристиками формовочного песка. Точность отливки, качество ее поверхности, структура и свойства литейных сплавов, вероятность развития дефектов и необходимость в сложных финишных операциях очень сильно зависят от характеристик песка. Комплекс операций, связанных с изготовлением формы, составляет примерно 60% трудозатрат на получение отливок. Формовочные кварцевые пески имеют коэффициент однородности от 72 до 80 % и отличаются повышенной прочностью и огнеупорностью.

Производство стекла

Стекольная промышленность состоит в группе основных потребителей кварцевого песка. Стекольный кварцевый песок, предназначенный для изготовления стекла, должен соответствовать особым требованиям. В материале доля оксида кремния должна быть не менее 95%, глинистые примеси составлять не более 1%, оксид железа — не более 1%. В высоких марках содержание оксида кремния достигает 99,8%. Влага в просушенном песке должна составлять не более 0,5%. Доля примесей в песке напрямую влияет на прозрачность изготовленного из него стекла. Кварцевый песок — основа для изготовления всех видов стекла. Обычное оконное, медицинское, стекловолокно, лабораторное, для электроники и так далее получают из одного материала. Поэтому очистке сырья при производстве кварцевого песка уделяется огромное внимание.

В зависимости от химического состава песок классифицируют по маркам, которые имеют буквенное обозначение и предназначение:

  • ООВС — изделия особо ответственные с высокой светопрозрачностью;
  • ОВС — изделия ответственные с высокой светопрозрачности;
  • ВС — изделия с высокой светопрозрачностью;
  • С — изделия светопрозрачные;
  • Б — изделия бесцветные;
  • ПБ — изделия полубелые;
  • ПС — изделия с пониженной светопрозрачностью;
  • Т — стекло темно-зеленое.

Для спортивных покрытий

При организации спортивных площадок с покрытием в виде искусственной травы может использоваться засыпка из кварцевого песка в сочетании с резиновым гранулятом или только кварцевый песок. На футбольных полях используют композитный состав: резиновая крошка смягчает трение в случае скользящего падения игрока. На теннисных кортах, многофункциональных игровых площадках, школьных стадионах и тренировочных территориях между травой засыпается только кварцевый песок. Отличные дренажные свойства песка при условии, что трава уложена на поле правильно, — гарантия того, что даже при осадках на поле не будут застаиваться лужи и образовываться грязь. Кварцевый песок для спортивных покрытий отличается экологической безопасностью, нейтральностью к окружающей природе и проверенной прочностью. Таким образом использование кварцевого песка в качестве подложки искусственного газона придает особый комфорт при играх и тренировках на спортивных площадках.

Для дорожных покрытий

Кварцевый песок для дорожных покрытий может использоваться для обозначения мест повышенной опасности и особого внимания. Цветным материалом можно выделять дорожные переходы, места остановок общественного транспорта, подъезды к промышленным объектам или школам. Крутые повороты на скоростных трассах, покрытые кварцевой крошкой, снизят опасность проезда таких участков. Увеличенная шероховатость повысит сцепление с колесами и уменьшит риск неуправляемого заноса.

Можно использовать кварцевый песок для садовых дорожек и тропинок, а также пешеходных зон. Отличные декоративные и гигиенические свойства позволят содержать прогулочные аллеи в надлежащем виде без особых усилий.

Кварцевый песок практически незаменим во множестве областей применения и относится к числу важнейших компонентов для дома и производства. Технологии с его применением отработаны до совершенства. Привлекательный природный цвет, а также возможность окраски в любой оттенок благодаря отличным абсорбирующим свойствам, расширяет привычные рамки применения. За практичность материалу можно поставить высший бал.

Речной песок – особенности стройматериала и сферы применения + Видео

Речной песок, как утверждают ученые, является неиссякаемым природным ресурсом. И это действительно так – вода постоянно вымывает горную породу, пополняя запасы этого стройматериала. Люди давно научились добывать его, вымывать примеси и делить на фракции. Выбор у современных строителей богат, главное – знать нужные критерии.

Особенности речного песка – универсальный стройматериал

Гладкие, однородные песчинки серого или желтоватого цвета, без примесей и посторонних частиц – таким должен быть хороший строительный речной песок. Химическая формула этого стройматериала – SiO2, что расшифровывается, как диоксид кремния. Желтоватый цвет возможен благодаря наличию оксидов железа. В реках песчинки очищаются естественным путем и практически не нуждаются в дополнительной очистке, за что их любят строители и производители сухих смесей.

От морского песка речной отличается разве что цветом и отсутствием примесей из раковин морской живности. Это, впрочем, никак не влияет на качественные характеристики первого. Морской строительный песок, как правило, проходит двухступенчатое обогащение, что позволяет использовать его для приготовления бетонных растворов и смесей.

Наиболее часто встречающийся речной мытый строительный песок имеет средние размеры песчинок. Реже, в пересохших речных руслах, встречается крупнозернистый материал – по этой причине он стоит дороже. Применяют крупнозернистый песок при отделочных и дизайнерских работах. Его ненавязчивый цвет отлично вписывается в любые ландшафты, поэтому часто этот материал можно встретить на садовых дорожках.

В промышленности он нашел применение в кирпичном производстве и приготовлении составов для покрытия автомагистралей. Строительный песок также служит отличным природным фильтром – он очищает воду от механических примесей. Если у вас на участке слишком тяжелые грунты, добавьте в них этот материал – он улучшит аэрацию почвы, сделает ее более легкой.

Деление на фракции возможно также благодаря просеиванию через специальные сита. Помимо среднезернистого и крупнозернистого встречаются еще и такие фракции, как пылевидная и глинистая. Добыча материала из русла действующей реки – настоящее зрелище. Огромный земснаряд, похожий на плавучий экскаватор, заплывает на середину реки и с помощью мощных насосов засасывает песок со дна в пульпопровод. Оттуда он перемешается на площадку гидроотвала – это такая баржа, оборудованная устройствами для стока воды и сухой очистки. Уже после этого стройматериал грузят на другую баржу и доставляют на склады, где его распределяют по мешках или насыпают в кучу.

Технические характеристики и свойства стройматериала

Стоимость речного стройматериала по сравнению с карьерным и морским гораздо выше. Покупая его, требуйте паспорт и сертификат – признак соответствия требованиям ГОСТа 8736-93. Согласно этому документу, плотность сухого материала составляет 1,5 кг/куб.м., а в состоянии естественной влажности – 1,45 г/куб.см. Допустимо содержание глины и ила не больше 0,7 % от общей массы. Влажность при отгрузке не должна быть более 4 %.

Песчинки до 2 мм классифицируются, как мелкий песок, от 2 до 2,5 – среднезернистый, свыше 2,5 мм – крупный материал.

Использование речного песка не ограничено практически ничем. Его используют при производстве бетонных изделий – компонент делает их более прочными и повышает морозоустойчивость. Строительный материал можно встретить и в сухих смесях для штукатурных и кладочных работ. Смеси для отделки, наливных полов также очень часто содержат этот компонент. Для удобства потребителей многие добытчики продают песок в мешках, чтобы этот речной стройматериал можно было купить для небольших объемов работ.

Достоинства и недостатки – песок в мешках

Определенный минус в использовании этого стройматериала заключается в гладкой форме отдельных песчинок. Из-за этого они быстро оседают на дно емкости, в которой делается замес раствора. Приходится его постоянно перемешивать. Карьерный аналог этого недостатка лишен, поскольку отдельные песчинки имеют угловатую форму и рельефную поверхность, а значит, лучше цепляются друг за дружку.

Речной дар природы является самым лучшим вариантом для детских песочниц. Он лишен вредных частиц серы и сульфитов, которых много в карьерном и морском песках. Не обязательно закупать целый грузовик – материал продается в удобных мешках. Для песочницы лучше выбирать среднюю фракцию. Эту же фракцию рекомендуют насыпать и в аквариумы – песок хорошо фильтрует воду. Выбирать рекомендуется более темные тона, поскольку светлый материал вызывает у рыбок дискомфорт, благо, производители не забывают предоставлять нужный оттенок в специальных мешках.

Для оформления дорожек в ландшафтном дизайне вы можете использовать окрашенный материал. Красят его с помощью порошка темперы, пищевых красителей или обычной гуаши. Процесс окраски следующий – в емкости с краской засыпают просеянный песок, через какое-то время содержимое емкостей фильтруют и сушат. Если вы намерены придать цвет большому объему материала, используйте бетономешалку. К слову, продажа цветного песка в мешках – отличная бизнес-идея.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

формула расчета, характеристики. Песок строительный

Песок, формула которого выглядит следующим образом: SiO2, представляет собой горные осадочные породы и искусственный материал, имеющий в составе элементы горных пород. Довольно часто он состоит из чистого минерала и кварца, что представляет собой диоксид кремния.

Сегодня песок нашел свое широкое распространение во многих областях деятельности человека. Сюда прежде всего следует отнести частное и промышленное строительство. Песок становится частью разных растворов для формирования фундаментов и оштукатуривания поверхностей.

Описание песка

Природный песок – это рыхлая смесь зерен, фракция которых изменяется от 0,16 до 5 мм. Материал образуется при разрушении твердых горных пород. В зависимости от того, как происходило накопление, песок может быть:

  • делювиальным;
  • аллювиальным;
  • озёрным;
  • морским;
  • эоловым.

В результате деятельности водотоков и водоемов возникают пески, которые обладают окатанной и округлой формой.

Основные характеристики строительного песка

Песок, формула которого была упомянута выше, — это сыпучий нерудный материал, который может быть использован почти при любых строительных работах. Основная масса таких песков состоит не только из кварца, но и полевых шпатов. В роли примесей присутствуют глинистые минералы и силикаты.

На поверхности земли пески довольно распространены, причем как в морях, так и на суше. Пористость в рыхлом состоянии равна примерно 47%, тогда как в плотном достигает 37%. Плотность оценивается по коэффициенту пористости. Для мелкофракционных песков это значение равно 0,75.

Песок, формула которого может пригодиться профессионалам, имеет открытую пористость, что обеспечивает качество водопроницаемости. Если песок плотно уложен, то он способен воспринимать нагрузки и распределять напряжение под фундаментами. Модуль деформации мелкофракционных песков изменяется в пределах от 30 до 50 Мпа.

Удельный вес разных видов песка

Песок, формула которого не столь часто требуется строителям, имеет определенный удельный вес, зависящий от разновидности материалов. Если речь идет о строительном песке, то это значение равно 1,5 т/м3, тогда как кубический метр сухого рыхлого строительного песка будет весить 1,44 т. В утрамбованном виде это значение увеличивается до 1,68 т/м3.

В мокром виде строительный песок весит 1,92 т/м3, а в утрамбованном мокром виде удельный вес равен 2,54 т/м3. Масса песка будет изменяться у речной, кварцевой, морской и карьерной разновидности. Удельный вес этих песков будет следующим: 1,6; 1,6; 1,62; 1,5 т/м3соответственно.

Дополнительно о плотности

Рассматривая свойства песка, надо отметить, что в одним из важных его качеств является плотность. Если речь идет о кварцевой разновидности материала, то данная характеристика определяется двумя подходами. Таким образом, плотность может быть насыпной и истиной. Насыпная определяется методом отношения массы к объему в сыпучем состоянии. Под этой величиной подразумевают не только зерна, но и воздушное пространство. Это значение может изменяться от влажности.

Песок строительный может характеризоваться еще и истиной плотностью, эта величина постоянная и определяется отношением вещества к объему в плотном состоянии. При этом влажность значения не имеет. Плотность изменяется при изменении химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность больше насыпной. Твердость, дробимость и истираемость песка – это косвенные показатели прочности. Для определения данных параметров проводятся испытания на вращающемся и истирающемся круге. Зерна при этом зажимаются механическим способом.

ГОСТ и основные параметры строительного песка

Песок строительный подразделяется на карьерный и речной. Этот материал изготавливается в соответствии с ГОСТ 8736-93. В зависимости от назначения, качества и нормируемых показателей, которые определяют содержание глинистых и пылевидных частиц, материал можно подразделить на два класса, каждый из которых имеет свой зерновой состав.

Химическая формула песка была упомянута выше, однако она – не единственная, чем интересуются профессионалы. В зависимости от зернового состава, материал можно классифицировать по крупности. К первому классу относится крупнофракционный песок, который получается методом отсевов дробления. Второй класс песка предполагает не только очень крупный песок, но и мелкий, средний, а также тонкий материал.

Песок, ГОСТ которого был в упомянутых выше, может быть еще и намывным. Этот материал получается методом промывки карьерного песка. Используется при этом жидкость в большом объеме, которая позволяет избавить материал от глины и пылевидных частиц. Намывной песок может предполагать наличие мелких фракций, размеры которых составляют 0,6 мм. Используется эта разновидность песка для штукатурных работ, где нежелательно присутствие глины.

Модуль крупности речного песка

Химическая формула песка может помочь специалисту, но на это довольно редко обращают внимание частные мастера. Более важным параметром для них является зерновой состав, который определяется набором сит с размерами ячеек в пределах от 0,16 до 5 мм. Сухой песок проходит сито, что позволяет определить частные и полные остатки. Размеры полных остатков и будут определять зерновой состав.

Для строительных растворов следует использовать сита с модулем крупности в 1,2. Если же речь идет о бетонах, то это значение должно быть равно двум. При этом зерновой состав для бетона регламентируется ГОСТ 10268-80. Песок речной используется в строительстве с учетом фракционности. Довольно часто она подразделяется на крупную и мелкую. В первом случае размеры частиц могут изменяться в пределах от 1,25 до 5, во втором – от 0,16 до 1,25 мм.

Песок речной природный может иметь насыпную плотность в пределах от 1300 до 1500 кг/м3. Материал изменит свой объем и насыпную плотность, если изменится влажность в пределах от 0 до 20%. Если же влажность изменяется от 3 до 10%, то плотность снизится по сравнению с той, которой обладает сухой песок. Ведь при этом каждая песчинка будет покрыта тонким слоем жидкости, а объем материала возрастет. Если влажность будет увеличиваться, то вода войдет в пустоты между зернами, вытесняя воздух. Насыпная плотность при этом вновь возрастет, что следует учитывать при дозировке материала по объему.

Особенности основных разновидностей песка

Песок, ГОСТ которого был упомянут в статье, классифицируется по произведенной обработке и происхождению. Например, речной песок, добывается из русла рек, ему свойственна высокая степень очистки и отсутствие камней, глинистых примесей и посторонних включений. Мытый карьерный песок добывается в карьере методом промывки, в результате из него удаляются пылевидные и глинистые частицы.

Сеяный карьерный песок добывается в карьере, очищается от камней и больших по размеру включений. Он широко используется при изготовлении растворов для фундаментных работ, кладки и приготовления штукатурки. Карьерный сеяный песок довольно часто становится основой асфальтобетонных смесей.

Строительный песок представляет собой неорганический сыпучий материал, который образуется методом естественного разрушения скальных пород. Искусственный тяжелый песок – это рыхлая смесь, которая получается методом дробления горных пород по типу:

  • известняков;
  • гранита;
  • мрамора;
  • шлаков.

Форма зерен получается остроугольной, а поверхность – шероховатой. Используется данный материал в качестве заполнителя и при проведении штукатурных работ, когда есть необходимость добиться эффекта ощутимой фактуры накрывочного слоя.

Искусственные пески могут стать частью любого слоя штукатурки, фракционность при этом может быть разной, что зависит от раствора и требований проекта.

Искусственный песок изготавливается из каменноугольного шлака, а в переработку идет обгоревший уголь. В результате в материале получается низкое содержание серы, от чего зависит качество накрывочного слоя. При осуществлении декоративной штукатурки с использованием искусственного песка вместе с ним для экономии может применяться щебень, пудра и крошка этой породы.

Заключение

Стоимость песка зависит от его характеристик и связана с удаленностью карьера от районов потребления. Самым дешевым является природный карьерный песок, не прошедший последующей обработки. В нём присутствуют комки глины и велико содержание глинистых илистых частиц. После завершения обработки цена песка повышается. Сеяный песок может стоить в 2 раза дороже своего предшественника.

«Формула-1» в песчаной буре восхитительна. Но как это снимают? Песок портит болиды и шлемы? — Формула жизни — Блоги

Русский фотограф Гран-при – о секретах шедевральных кадров.

Впервые за долгое время предсезонные тесты «Формулы-1» прошли не в Испании, а в Бахрейне, и с первого же дня команды ощутили отличия не только в конфигурации трасс, но и в погодных условиях: уже к вечеру на трек в Сахире пришла песчаная буря. Пришлось гонять под тоннами песка.

О нахлынувших проблемах, впечатлениях и мастерстве кадра в экстремальных условиях рассказал российский фоторепортер «Формулы-1» Евгений Сафронов на личном ютуб-канале – а мы изложили здесь его откровения вместе с самыми восхитительными кадрами.

Песок – ужасно неудобно, но очень красиво: с ним машины как в кино

Грядущая буря показалась примерно в 12 часов дня вдали. И она стремительно приближалась к трассе.

«Песка в воздухе становилось все больше и больше, – рассказывает Евгений. – Поверьте, я чувствовал это буквально своими глазами. Контактные линзы не дадут соврать!

Но вопрос «снимать или не снимать» вообще не стоял. Необычные погодные условия позволят снять уникальные кадры.

 

Особенно я ждал вечера, потому что песок в воздухе своей фактурой словно прорисовывал лучи света от всех этих прожекторов вокруг трассы, который как раз и подсвечивают гонку ночью.

Я больше всего старался снимать на широкий угол. Так, чтобы были видны все эти лучи и засветки от песка… Его прям даже видно, особенно на просвет к этим прожекторам вокруг трассы. Выглядит чертовски круто. Словно кино!

Вот сколько машин вы тут насчитаете? А их на самом деле три штуки», – подчеркивает фотограф запущенность погоды.

Несмотря на жесткие условия, техника Евгения справилась на «отлично». По его словам, фотоаппарат Nikon уверенно выдержал испытание песком – понадобились лишь салфетки и «груша».

«А вот из своей головы я вымывал песок намного дольше, – говорит Сафронов. – Да и вообще вся кожа и одежда была покрыта тонким слоем песка. А ведь с утра я еще так прям от души кремом солнцезащитным намазался».

Песок не вредит болидам «Ф-1» – но портит пилотаж и шлемы

Вид грозной бури внушает сомнения насчет безопасности и сохранности машин – но ничего особо страшного с ними не происходит. Об этом Евгений узнал от бывшего пилота «Уильямса» Сергея Сироткина – и поделился деталями в видео.

«Песчаная буря для самой «Ф-1» не опасна, – передает Сафронов. – Вряд ли она сможет ее погубить. Но неприятности доставит. Особенно механикам и командам.

Буря и, как правило, сильный ветер, скорее всего, повлияют на пилотаж гонщиков, а лишний песок на трассе уменьшит сцепление.

Но, тем не менее, песок, конечно, будет забиваться в фильтрах, скапливаться в непродуваемых частях машины и забивать радиаторы.

И больше всего повлияет на внешний вид машины. Так что болиды «Формулы-1» в первый тестовый день уже отлично отпескоструились.

Что касается шлема… Вероятность того, что песок попадет внутрь, совершенно мала. Это не особо критично. А вот внешняя часть шлема пострадает так же, как и машина.

Сергей еще рассказывал, что в Бахрейне до старта гонки шлем был хромированный и глянцевый, весь такой красивый. А после гонки уже с такой потертой матовой фактурой».

Как же повезло «Формуле-1» с переносом тестов в Бахрейн: сезон только начался – а в историю уже попали феноменально красивые кадры!

Экс-пилот «Ф-1» Сергей Сироткин завел блог на Sports.ru. Он расскажет о пути в Гран-при и создании гоночной академии

Мик Шумахер начинает карьеру в «Ф-1» в триколоре как на футболках сборной России. Сын Михаэля назвал цвета «крутыми и дерзкими»

Рейтинг дизайнов машин новой «Ф-1»: у Феттеля и Алонсо – красивейшие болиды, «Феррари» и «Уильямс» – на дне

Источник: YouTube-канал Евгения Сафронова

Кровь и песок: 7 мрачных вестернов последних лет — Что посмотреть

Ковбои и индейцы, жаркие пустыни и живописные зеленые равнины, реки с самородками и бордели с крепкими напитками. Все великолепие дикого-дикого запада в нашей подборке.

Ад на границе

Hell on the Border, 2019

Sweet Unknown Studios

1975 год. Помощник федерального маршала Бас Ривз — один из лучших сотрудников правоохранительных органов, но из-за расовых предрассудков начальство его не продвигает. Неожиданно у Баса появляется шанс стать первым чернокожим маршалом: нужно всего лишь изловить одного из самых опасных беглых преступников — Боба Дозье. Сюжет фильма основан на реальной истории.

Жесткое прошлое

The Bygone, 2019

Phillips Pictures

Молодой ковбой Кип Саммер живет на семейном ранчо в Северной Дакоте. В надежде развеяться парень посещает бордель, где встречает прекрасную девушку Ванию, живущую в местной резервации. Кип понимает, что она не сама выбрала такую «карьеру», и работа ее убивает. Саммер пытается вызволить Ванию из сексуального рабства, но девушка неожиданно исчезает.

Малыш Кид

The Kid, 2019

Mimran Schur Pictures

Подросток Рио убивает жестокого отца, сбегает из дома и присоединяется к шайке молодого преступника Билли Кида. Вскоре бандита ловит шериф Пэт Гарретт. Рио, не сообщив Пэту о своих прошлых проступках, присоединяется к конвою, который должен доставить Кида к месту казни в Санта-Фе. Но по дороге туда парень поймет многое о правильности выбора жизненного пути.

Братья Систерс

The Sisters Brothers, 2018

Why Not Productions

Два охотника за головами, братья Элай и Чарли Систерс, получают очередной заказ на поимку некоего золотоискателя Уорма. Во время поисков выясняется, что Уорм разработал невиданную формулу, которая помогает отыскать золото в кратчайшие сроки. Теперь целью Систерс становится формула. Ведь кому захочется гоняться за преступниками, когда можно грести золото лопатой?

Девица

Damsel, 2018

Strophic Productions Limited

Молодой ковбой Сэмюэл Алабастер объездил всю западную границу США, чтобы найти невесту Пенелопу, похищенную разбойником. Но девушка не торопится сбежать от своего «мучителя». К тому же, для защиты ей не нужен ни Сэмуэл, ни кто-либо еще.

Преисподняя

Brimstone, 2016

N279 Entertainment

Америка, XIX век. Немая девушка Элизабет живет в благополучной семье вместе с мужем-фермером, дочкой и пасынком. Вмиг размеренная жизнь героини превращается в сущий кошмар. В город приезжает новый проповедник, с которым Элизабет явно знакома. Служитель церкви вводит жестокие наказания для женщин. И становится частым гостем в доме Элизабет.

Великолепная семерка

The Magnificent Seven, 2016

Metro-Goldwyn-Mayer (MGM)

Америка, XIX век. Немая девушка Элизабет живет в благополучной семье вместе с мужем-фермером, дочкой и пасынком. Вмиг размеренная жизнь героини превращается в сущий кошмар. В город приезжает новый проповедник, с которым Элизабет явно знакома. Служитель церкви вводит жестокие наказания для женщин. И становится частым гостем в доме Элизабет.

Нашли ошибку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Свойства и характеристики на Песок речной

Песок – это незаменимый материал в строительстве. Но, прежде чем его применять, надо узнать об его технических характеристиках и особенностях. Разные виды песка имеют непохожие характеристики. Поэтому при покупке следует проверять его химический и фракционный состав, наличие примесей, обращать внимание на марку и другие важные факторы.

Что такое речной песок, описание и состав

Весь природный песок подразделяют на несколько видов, отличающихся по многим факторам. Наиболее востребован в строительстве – речной песок.

Мытый

Получают гладкие, однородные песчинки желтого или серого цвета со дна рек. В их состав входят оксиды кремния и железа. Его химическая формула – SiO2. В речном песке обычно не бывает частиц глины и других примесей, так как он моется естественным путем. В основном песчинки имеют средние размеры.

Крупнозернистый

Более всего ценится крупнозернистый речной песок, который встречается намного реже, по этой причине стоит он намного дороже. Обычно его добывают в руслах пересохших рек. Используется этот вид песка для отделочных, кладочных, дизайнерских работ. Он входит в составы для покрытий автомобильных дорог, применяют его в кирпичном производстве.

Крупный

Крупный песок отличается от крупнозернистого речного. Его добывают из горных пород, раскалывая камни на специализированном оборудовании дробильно-размольного типа. Модуль крупности у него может быть до 5 мм.

Фракции

Речной песок делится на следующие виды:

  1. пылевидный;
  2. крупнозернистый;
  3. среднезернистый;
  4. глинистый

Сортируют песок по зернистости, просеивая его через специальные сита.

Особенности и характеристики

Если песок речной, он изначально не нуждается в сложной очистке: пересеивании на ситах для удаления мусора или мытье. Максимум, что остается сделать – высушить его и разделить на фракции. На выходе получается масса серого или желтого оттенка с более-менее однородным составом. Здесь содержится 50-95% SiO2, и чем его больше, тем светлее будет материал. Но в зависимости от месторождения сюда кроме кварца могут входить и другие минералы: 3-10% кальцита; ≤5% полевого шпата и столько же слюды; ≤1% природного гипса. Характеристики, полностью соответствующего требованиям ГОСТ 8736-93, должны быть такими: Плотность в сухом состоянии – 1500 кг/м3, для крупных фракций – 1650-1700. Объемный вес при естественной влажности (4 %) – 1450 кг/м3. Содержание загрязняющих и ослабляющих частиц (ил, пыль, глина) – 0,7 %. Показатели фильтрации – 5-7 м/сут.

От чего зависит стоимость?

Поскольку сыпучие стройматериалы, добытые со дна рек, считаются самыми лучшими, стоимость всегда будет выше, чем карьерных. Здесь учитываются не только высокие характеристики готового заполнителя. Производители даже могут сэкономить на обогащении продукта, исключив сложные процессы из технологической цепочки. Сама добыча оказывается дорогим удовольствием. Нужен плавучий земснаряд и приемная баржа-гидроотвал с возможностью сброса стекающей воды. На ней же могут выполняться и некоторые простейшие операции по очистке, после чего подготовленная масса отправляется на временные склады. Если дно реки заиленное, на берегу смесь обязательно проходит дополнительную обработку – так получают речной мытый песок. Технология несложная, однако из-за дороговизны оборудования себестоимость заметно возрастает.

Отличия и особенности речного песка

Песок речной отличается от других видов песка в первую очередь своей природной чистотой, в нем нет глинистых частиц, мелких камушек и других примесей. Второе его отличие – это фракционная однородность. Из речного песка делают сухие смеси для строительных работ.

Его используют как заполнитель, для устройства стяжек полов, это основной компонент для изготовления асфальтобетона. С его помощью обустраивают дренажи, используют на очистных станциях в качестве фильтра. Песок отлично очищает воду от механических примесей. В приусадебных хозяйствах почву смешивают с речным песком, чтобы сделать ее более легкой, рассыпчатой.

Отличие от морского

От морского песка речной почти ничем не отличается. Морской песок имеет высокие качественные характеристики, не содержит естественных природных примесей, так как при добыче он проходит двухступенчатое обогащение. Поэтому из него приготавливают бетонные смеси и растворы.

Отличие от карьерного

Какой песок лучше — карьерный или речной — зависит от особенностей дальнейшей сферы их применения. Карьерный песок, как видно из названия, добывают в карьерах или дробят гравий и другие горные породы с помощью специальных приспособлений. Обычно в нем содержатся в большом количестве примеси камней и глины.

Карьерный песок легко добывать, он имеет высокое качество, но из-за содержащихся в нем органических примесей, песок часто ведет себя непредсказуемо, вступая в реакцию с химическими добавками в растворе. Не подходит карьерный песок и для обустройства фильтрации, для бетонов чаще используют мытый карьерный песок.

Reade Advanced Materials — кварцевый песок

Физические свойства

Продукты из кварцевого песка доступны в широком диапазоне сортов, включая очень мелкие сорта, известные как мука.

Для тонкозернистых порошков диоксида кремния выберите один из 5 различных классов размером от 5 до 40 микрон.

Для прецизионных измельченных порошков диоксида кремния выберите размер от 45 до 250 микрон.

Другие размеры частиц доступны по запросу. Свяжитесь с READE, чтобы узнать больше о доступном порошке SiO2, включая ряд размеров наноматериалов.

Химические свойства кварцевого песка

Диоксид кремния образуется при контакте кремния с кислородом (или воздухом). Когда кремний подвергается воздействию воздуха в условиях окружающей среды, на поверхности образуется очень тонкий слой (приблизительно 1 нм или 10 Å) так называемого «естественного оксида». Более высокие температуры и альтернативные среды используются для выращивания контролируемых слоев диоксида кремния на кремнии.

Диоксид кремния имеет ковалентные связи и образует сетчатую структуру (также известную как решетчатая или непрерывная).

SiO2 Доступные типы:

  1. Аэрогель
  2. Аморфный
  3. Коллоидный
  4. Диатомовые
  5. Пищевой
  6. Обгорел
  7. с предохранителем
  8. гидрофильный
  9. Гидрофобный
  10. Выпало
  11. Спецификация MIL-S-14760 (AR) (спецификация отменена 4 февраля 2003 г.)
  12. SAE- AMS3755B (коллоидный, белый и аморфный порошок)

Диоксид кремния подвержен действию фтористоводородной кислоты (HF).HF используется для удаления или формирования рисунка диоксида кремния в полупроводниковой промышленности.

Типичные области применения диоксида кремния

  • Силиконовые клеи
  • Краски и покрытия
  • Резина и силиконы
  • Эпоксидные смолы и пластмассы
  • Транспортная краска
  • Жилой, архитектурная краска
  • Промышленные покрытия

Описание SiO2

Кремнезем негорючий, бесцветный или белый, находится в кристаллической форме.Песок высокой чистоты, почти полностью состоящий из кремнезема, является основным промышленным товаром. Продукты из кварцевого песка продаются в широком диапазоне сортов, включая очень мелкие сорта, известные как мука.

Химический состав диоксида кремния, также известного как диоксид кремния (от латинского silx), представляет собой оксид кремния с химической формулой SiO2, который известен своей твердостью с древних времен. Кремнезем чаще всего встречается в природе в виде песка или кварца, а также в клеточных стенках диатомовых водорослей.Кремнезем — самый распространенный минерал в земной коре.

Диоксид кремния производится в нескольких формах, включая стекло, кристалл, гель, аэрогель, коллоидный диоксид кремния (или пирогенный диоксид кремния) и коллоидный диоксид кремния (например, аэросил). Кроме того, нанопружины из диоксида кремния производятся методом пар-жидкость-твердое тело при таких низких температурах, как комнатная температура.

Химическое название: диоксид кремния

Химическая формула: SiO2

  • TSCA (SARA Title III) Статус:
    Список CDC. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, позвоните в E.П.А. по телефону +1.202.554.1404
  • Химический реферат Номер службы:
    CAS # 7631-86-9 (аморфный кремнезем — диатомитовая земля, диатомитовый кремнезем, диатомит, осажденный аморфный кремнезем, силикагель)
    CAS # 14808-60-7 (кристаллический кремнезем — кристобалит, кварц, тридимит , tripoli)
    Номер ЕС: 238-878-4
    ICSC: 0808
  • Паспорт безопасности:
    Свяжитесь с ПРОЧИТАЕМ для последней версии SDS

Упаковка для заказов

Банки, ведра, бочки, многослойные бумажные пакеты, мешки для массовых грузов и контейнеры из ДВП.Для получения дополнительной информации о вариантах упаковки обращайтесь в READE

.

Синонимы этого материала

диоксид кремния, кремнезем, силокс, SiO2, кварц, плавленый кварц, кремнеземная мука, песок высокой чистоты, аморфный кремнезем, кристаллический кремнезем

Классификация

  1. Аморфный кремнезем — диатомовая земля, диатомит, диатомит, осажденный аморфный кремнезем, силикагель
  2. Кристаллический кремнезем — кристобалит, кварц, тридимит, триполи

Песок высокой чистоты (SiO2) Статус TSCA (SARA, раздел III): внесен в список.Для получения дополнительной информации, пожалуйста, позвоните в E.P.A. по телефону +1.202.554.1404

Посетите это внешнее руководство NIOSH по веб-сайту химической опасности

SiO2 Воздействие на здоровье: Вдыхание мелкодисперсной кристаллической пыли кремнезема в очень малых количествах (OSHA допускает 0,1 мг / м3) с течением времени может привести к силикозу, бронхиту или (гораздо реже) раку, поскольку пыль оседает в легких и постоянно раздражает их, уменьшая объем легких (кремнезем не растворяется со временем). Этот эффект может представлять профессиональную опасность для людей, работающих с пескоструйным оборудованием, продуктами, содержащими порошкообразный диоксид кремния и т. Д.Но дети, астматики любого возраста, страдающие аллергией и пожилые люди, у всех из которых снижена емкость легких, могут пострадать в гораздо более короткие периоды времени.

В остальном диоксид кремния инертен и безвреден. При пероральном приеме кремнезема в неизменном виде проходит через желудочно-кишечный тракт, выходит с калом, не оставляя следов. Маленькие кусочки диоксида кремния одинаково безвредны, если они недостаточно велики, чтобы механически блокировать желудочно-кишечный тракт, или достаточно зазубрены, чтобы порезать его слизистую оболочку.Диоксид кремния не выделяет паров и не растворяется in vivo. Он неперевариваемый, с нулевой пищевой ценностью и нулевой токсичностью.

Калькулятор песка

Наш калькулятор песка — это инструмент, разработанный специально, чтобы помочь вам в расчетах, которые вы можете делать на строительной площадке или когда вы делаете небольшую уборку дома. Оценка необходимого количества любого строительного материала — сложная задача, и ошибки могут привести либо к тому, что материал закончится, когда проект находится в полном разгаре, либо к куче песка, лежащей вокруг после завершения земляных работ.Воспользуйтесь этим калькулятором песка или нашим калькулятором песка для брусчатки, чтобы ответить на вопрос «сколько песка мне нужно» и никогда больше не беспокойтесь об этом!

Сколько песка мне нужно?

Первый шаг — установить необходимый объем песка. Он равен объему выемки, и это можно сделать следующим способом:

  1. Определите длину и ширину прямоугольной выемки. Например, мы можем принять выемку длиной L = 12 ярдов и шириной b = 3 ярда .
  2. Рассчитайте площадь котлована, умножив длину на ширину. В нашем случае A = 12 * 3 = 36 ярдов 2 . Вы также можете ввести площадь раскопок прямо в наш калькулятор, если выберете раскопки более сложной формы.
  3. Определите глубину котлована. Допустим, это d = 0,5 ярда .
  4. Умножьте площадь на глубину выемки, чтобы получить ее объем: 36 * 0,5 = 18 куб. Ярдов .
  5. Требуемый объем песка равен объему выемки. Наш калькулятор песка покажет вам это значение.

Песок остался? Как насчет создания песочницы? 🏖️

Хорошо, но сколько весит ярд песка?

Чтобы рассчитать вес кубического ярда песка, вам просто нужно умножить его объем на его плотность. Однако вам не нужно запоминать плотность песка — в нашем калькуляторе есть предустановленное значение плотности.Конечно, если вы решили использовать какой-то необычный материал, смело меняйте стоимость!

Как только вы узнаете общий вес песка, который вам нужно купить, вам не придется беспокоиться о перерасходе строительных материалов. Но сколько именно вы потратите? Наш калькулятор песка может помочь вам в этом — все, что вам нужно сделать, это ввести цену песка (за единицу массы, например, тонну, или за единицу объема, например, кубический ярд). После этого калькулятор отобразит общую стоимость необходимого песка.

Что делать, если я использую бетон?

Затем обратитесь к нашему оценщику бетона, чтобы рассчитать количество мешков с предварительно смешанным бетоном, необходимое для заливки бетонного элемента вашей конструкции.

Границы | Влияние толщины электрода и электролита на характеристики твердотельной батареи, анализируемое с помощью уравнения для песка

Введение

Батареи

являются одними из наиболее широко используемых электрохимических накопителей энергии благодаря их высокой энергии, позволяющей работать устройствам в течение длительного периода времени (Kim et al., 2015). Литий (Li) -ионная система является преобладающим решением для питания многих приложений, от небольших электронных устройств до электромобилей (Kurzweil and Garche, 2017).Поскольку потребность потребителей в выработке энергии постоянно увеличивается, необходимо разрабатывать и оптимизировать новые аккумуляторные системы в зависимости от требований приложения. В этом контексте металлический литий является идеальным в качестве отрицательного электрода из-за его высокой удельной емкости и низкого рабочего напряжения (Xu et al., 2014). Однако в сочетании с обычным жидким электролитом электроосаждение Li на металлическом Li неравномерно, что приводит к низкой кулоновской эффективности и росту дендритов (Tarascon and Armand, 2001; Wu et al., 2019). Замена жидкого электролита твердым полимерным электролитом (ТПЭ) позволяет создать безопасные батареи с высокой плотностью энергии (Armand, 1994; Agrawal and Pandey, 2008).

С точки зрения конструкции, практическая батарея из металлического лития должна быть оптимизирована за счет ее состава положительного электрода и общей сборки материала, в частности, для снижения стоимости элементарной ячейки (Gallagher et al., 2014). Цель состоит в том, чтобы создать аккумулятор с длительным сроком службы с высокими характеристиками для получения увеличенной удельной энергии (Eftekhari, 2017; Schnell et al., 2018; Zeng et al., 2019). Что касается ТФЭ, достаточная ионная проводимость порядка 1 мСм · см -1 достигается при 80 ° C для электролита на основе ПЭО (Devaux et al., 2012). PEO обладает достаточно высокими механическими свойствами и гибкостью, чтобы его можно было обрабатывать методами горячего прессования, экструзии или заливки растворителем с образованием тонких пленок размером от 10 до 100 мкм (Baudry et al., 1997; Porcarelli et al., 2016; Schnell et al., 2018; Yang et al., 2019). Цели заключаются в том, чтобы минимизировать толщину SPE для уменьшения омических потерь и увеличить плотность тока, ограниченную диффузией, во время работы от батареи.Кроме того, PEO обладает другими преимуществами, такими как хорошая адгезия, а также электрохимическая и химическая стабильность по отношению к металлическому Li (Armand, 1983). Действительно, PEO обычно используется в качестве основного кирпича SPE, который также будет содержать другие полимеры или добавки для улучшения желаемых свойств — числа переноса, механической прочности, электрохимического окна и т. Д. (Bouchet et al., 2013; Zhang et al., 2017 ). LiFePO 4 является референсным кандидатом в качестве положительного активного материала благодаря его двухфазной окислительно-восстановительной реакции при примерно 3.43 В по сравнению с Li + / Li °, что обеспечивает безопасность (Padhi et al., 1997). Наконец, для данного состава электрода плотность энергии напрямую связана с нагрузкой активного материала (Du et al., 2017). Таким образом, для данного активного материала увеличение толщины электрода — самый простой способ достичь более высокой удельной энергии.

Состав электрода важен из-за загрузки активного материала и пористости электрода для достижения наилучших энергетических характеристик при оптимальной толщине электрода (Newman, 1995; Yu et al., 2006, 2013). Zheng et al. сообщили о положительных электродах из LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM) или LiFePO 4 и показали, что диффузия ионов лития в электролите в электроде была ограничение процесса разряда (Zheng et al., 2012). Интересно, что они показали, что конкретная скорость C , при которой емкость начинает падать, характерна для общей скорости заряда батареи. Емкость электрода и, следовательно, загрузка активного материала подчиняется закону отрицательной степени с коэффициентом C .Следовательно, как и ожидалось, электроды с низкой нагрузкой обеспечивают более высокую производительность, чем их аналоги с более высокой нагрузкой. К аналогичному выводу в основном пришли Gallagher et al. которые объединили экспериментальный и симуляционный подходы, а также Heubner et al. на толстых электродах NCM (Gallagher et al., 2016; Heubner et al., 2019). Как следствие, процессы ионной диффузии, о которых идет речь в аккумуляторной системе, должны быть полностью охарактеризованы, так как они определяют расхождение напряжения аккумуляторной батареи до полного восстановления емкости, поскольку концентрация литий-ионных ионов достигает нулевой концентрации на катоде.Все другие электрохимические процессы (миграция ионов и электронов, перенос заряда и т. Д.) В основном связаны с «омическими» каплями, которые просто увеличивают поляризацию батареи при увеличении скорости.

Обычно соотношение между разрядной емкостью и скоростью C одинаково для каждой аккумуляторной технологии. При низкой скорости C производительность максимальная и постоянная. При скорости C выше порогового значения емкость быстро падает (Gallagher et al., 2016).Такое поведение ограничивает возможности высокой скорости с точки зрения быстрой зарядки и быстрой разрядки (Doyle and Newman, 1997; Kang and Ceder, 2009). В литературе был разработан ряд эмпирических и полуэмпирических уравнений, основанных на феноменологической растянутой экспоненциальной функции затухания, чтобы соответствовать сигмоидальной форме кривой емкости- C / скорость (Gallagher et al., 2016; Wong et al., 2017; Heubner et al., 2018b; Tian et al., 2019). Физический смысл этих уравнений состоит в том, чтобы рассмотреть зависящий от времени процесс релаксации, описывающий здесь единственное явление диффузии, ограничивающее скорость.Таким образом, эти уравнения используют в качестве основных параметров (i) постоянную времени и (ii) значение эмпирической экспоненты, чтобы растянуть экспоненциальную функцию. Значение показателя неясно, поскольку некоторые исследования устанавливают этот параметр на постоянное значение 2 или позволяют ему лучше соответствовать. Неопределенность в отношении этого эмпирического параметра аналогична той, которая возникла в связи с показателем Пойкерта (Doerffel and Sharkh, 2006).

Таким образом, ионная диффузия в электролите и внутри активных материалов, как известно, является основными физическими ограничениями, влияющими на емкость батареи (Jiang and Peng, 2016).Таким образом, сочетая экспериментальный и симуляционный анализ, многие исследования направлены на улучшение мощности и энергии от одиночной ячейки до уровня стека (Yu et al., 2006; Safari and Delacourt, 2011; Singh et al., 2015). Наиболее распространенной теоретической моделью является модель, разработанная Ньюманом и соавторами на основе теории концентрированных растворов (Дойл и др., 1993; Фуллер и др., 1994; Ньюман, 1995; Сринивасан и Ньюман, 2004). Требуется полное описание данной аккумуляторной системы, чтобы соответствовать данным о цикле, которые требуют множества параметров.Некоторые из этих параметров, такие как число переноса, коэффициенты ионной диффузии, термодинамические факторы или извилистость, и многие другие, трудно получить должным образом, поскольку их определение довольно жесткое и однозначное, что может привести к большому приближению. Кроме того, каждый набор параметров должен определяться заново каждый раз, когда производится химическая модификация (добавки, связующие, состав электродов, активные материалы…), что может занять много времени.

На практике быстрое определение разрядной емкости в зависимости от скорости C представляет интерес для серии аккумуляторов, в которых настраиваются многие параметры, такие как пористость, состав и загрузка активного материала электродов или даже характер токоприемников.Еще в 1994 году был предложен протокол, состоящий из последовательных разрядов, начиная с наивысшей скорости C до самой низкой без промежуточного этапа зарядки (Doyle et al., 1994). Совсем недавно Heubner et al. представили методику, основанную на измерении хроноамперометрии (Heubner et al., 2018a). При запуске от заряженных литий-ионных аккумуляторов вместо приложения постоянного тока в качестве этапа разрядки выполняется этап постоянного напряжения при более низком напряжении отключения аккумулятора. Зарегистрированный кратковременный ток затем преобразуется посредством интегрирования текущего времени в относительную емкость.Этот метод, медленная зарядка плюс хроноамперометрия, занимает около десятка часов, но имеет некоторые ограничения для полного определения емкости аккумулятора, когда активные материалы претерпевают различные фазовые изменения при зарядке (соответственно при разрядке). Как отмечают авторы, типичным примером такого материала является LiFePO 4 с двухфазным механизмом.

Здесь, во-первых, для сокращения затратных по времени мер, необходимых для проверки мощности батареи в зависимости от всех параметров, процедура циклирования аналогична процедуре Doyle et al.(Дойл и др., 1994). Посредством этой процедуры быстрой смены циклов соотношение между разрядной емкостью и плотностью тока определяется с хорошей точностью, по крайней мере, в 8 раз быстрее, чем при обычном чередовании циклов гальваностатического заряда-разряда. Затем мы предлагаем две дополнительные методологии для быстрой оценки эффективного коэффициента диффузии рассматриваемого процесса ограничения скорости, что позволяет путем сравнения его с коэффициентом диффузии в электролит или частицы активного материала определить, какой компонент может быть оптимизирован.Эти методологии основаны на ограничении текущего и песочного времени (Sand, 1901; Bard and Faulkner, 2001). Для этого использовались модельные твердотельные батареи из металлического Li, электролита на основе ПЭО, выполняющего роль ТФЭ, и положительного электрода на основе LFP. Сохранение отрицательного электрода в избытке позволяет четко понять взаимосвязь между толщиной положительного электрода и SPE и предоставить общие правила для определения оптимального баланса толщины между SPE и положительным электродом. Цель состоит в том, чтобы обеспечить простую физическую интерпретацию практических кривых характеристик мощности на основе уравнения Сэнда, что позволяет определять эффективные процессы предельной диффузии в реальной системе.

Экспериментальный

Металлическая фольга Li была предоставлена ​​компанией Blue Solutions. Li хранился в перчаточном ящике, заполненном аргоном (Campus, Jacomex), со значениями менее ppm H 2 O и O 2 . Твердый полимерный электролит (ТПЭ) представляет собой статистический сополимер, содержащий ПЭО для обеспечения движения ионов и поли (пропиленоксид) для обеспечения гибкости получаемой мембраны и легированный солью бис-трифторметансульфонимида лития (LiTFSI). Концентрация соли Li была добавлена ​​для достижения молярного отношения этиленоксида к соли Li, равного 25.Соль Li и металлическая фольга Li хранятся в перчаточном ящике, заполненном аргоном (Campus, Jacomex), со значением менее промилле H 2 0 и O 2 . Полимер и LiTFSI растворяли в диметилформамиде (ДМФ) путем перемешивания при 350 об / мин и 80 ° C в течение 3 часов во флаконе. Когда раствор стал прозрачным и прозрачным, его вылили на чашку Петри из тефлона и дали высохнуть при температуре окружающей среды ( T ) в течение 8 часов. Затем для удаления растворителя чашку Петри помещали в печь при 60 ° C как минимум на 3 дня.Полученную SPE-мембрану снимали с тефлоновой подложки и помещали внутрь перчаточного бокса Ar по крайней мере на неделю перед любыми дальнейшими манипуляциями. Все еще внутри перчаточного ящика SPE были разрезаны на широкие части и несколько из них помещены в горячий пресс. Затем SPE прессовали в течение нескольких минут при 80 ° C и давлении 200 бар, регулируя количество SPE. После прессования и охлаждения из прессованных деталей для ТФЭ были выбиты диски ТПЭ. Это привело к получению диска SPE толщиной ( y ) 18, 36, 54, 108 и 216 мкм.Положительные электроды с низкой пористостью (<5%) с использованием LiFeO 4 в качестве активных материалов были специально изготовлены Blue Solutions посредством процесса экструзии. Толщина положительного электрода ( x ) составляла 20, 33, 48 и 60 мкм поверх алюминиевого токосъемника. Емкость электродов пропорциональна их толщине.

Внутри шарового бокса из литиевой фольги был выдавлен диск Li диаметром 14 мм. Затем также был вырезан слой ТФЭ в форме диска диаметром 16 мм.Два материала ламинировали при 80 ° C и 3 барах несколько раз с использованием самодельной ламинатной машины до тех пор, пока SPE полностью не прикрепился к Li. Толщина электролита проверялась после процесса ламинирования, и никаких изменений не наблюдалось. Из электродной фольги также вырубался диск положительного электрода диаметром 12 мм. Было сделано несколько проходов через ламинатор, чтобы гарантировать адгезию между тремя слоями материала, составляющими литий-полимерную батарею. Аккумуляторные сборки различались по толщине положительного электрода и ТПЭ.Итак, по всему тексту литий-полимерные батареи (LMP) обозначаются LMP ( x — y ) с x и y , соответствующими толщине электрода и SPE, соответственно. Для каждой системы LMP ( x — y ) было собрано от 4 до 6 повторов.

После сборки аккумулятор был помещен в монетный элемент из нержавеющей стали CR2032 с использованием прокладок из нержавеющей стали и волновой пружины. Ячейка для монет была запломбирована с помощью обжимной машины внутри перчаточного ящика.В среднем 1,2 полоски прикладываются к аккумуляторному блоку с активной поверхностью S , соответствующей геометрической поверхности положительного электрода. Затем элементы батареи вынули из перчаточного ящика и поместили в держатель для монетоприемников. Круглые элементы поместили в печь (Memmert), поддерживаемую при 80 ° C, и подключили к мультипотенциостату VMP3 (Bio-Logic SAS) с возможностью измерения сопротивления.

Циклическая процедура состоит из серии гальваностатических циклов заряда-разряда между 2.5 и 3,7 В относительно Li + / Li °. По всему тексту потенциал аккумулятора E относится к паре Li + / Li °. Первоначально батареи подвергаются 8 циклам кондиционирования при низкой плотности тока ( J 0 ), идентичной заряду и разряду, так что доставленная удельная емкость соответствует эффективной емкости LiFePO 4 , 160 мАч. 1 . После этой начальной процедуры выполняется обычное гальваностатическое циклирование для получения характеристики мощности батареи.Он состоит из серии последовательных этапов зарядки и разрядки путем постоянной зарядки с плотностью тока Дж 0 и увеличения плотности тока разряда Дж n . Между каждым циклом заряда / разряда используется 30-минутный период отдыха, чтобы ослабить градиенты концентрации. Принимая во внимание периоды отдыха, эта обычная процедура езды на велосипеде требует более чем недельного периода времени. На каждом шаге поверхностная зарядовая емкость ( Q n ) была рассчитана путем интегрирования плотности тока J n во времени ( t ) во время гальваностатических шагов в соответствии с:

Qn = ∫Jn (t) · dt (1)

Для процедуры быстрого питания после гальваностатических циклов кондиционирования при Дж 0 , описанных ранее, батареи полностью заряжаются также при Дж 0 , затем мы накапливаем несколько разрядов, разделенных периодом покоя продолжительностью 30 минут до расслабьте градиенты концентрации.Мы начинаем с максимальной плотности тока, после чего следует 30 минут релаксации, затем выполняется разряд с немного меньшей плотностью тока и так далее, пока не завершится этап разрядки при Дж 0 (самая низкая плотность тока). Это делается без зарядки аккумулятора между этапами разрядки. Для ясности, циклическое поведение, эволюция E как функция доли δ Li, вставленного в фазу Li δ FePO 4 , с 0 <δ <1, для репрезентативного LMP (48-18) батарея представлена ​​на дополнительном рисунке 1.Эта быстрая процедура включения питания занимает около 1 дня для полного завершения от этапа зарядки до заключительной разрядки, что по крайней мере в восемь раз короче, чем обычная процедура цикла. Основное предположение этой процедуры циклирования состоит в том, что при запуске от полностью заряженной батареи разрядная емкость при заданной плотности тока Дж n является суммой разрядных емкостей, полученных при более высоких плотностях тока, Дж > Дж. n , плюс полученный при применении J n .Другими словами, Q n ( J n ) вычисляется на основе следующего уравнения:

Qn = ∑N≥n [JN.ΔtN] (2)

с Δ t N время, необходимое для разряда АКБ при постоянной плотности тока Дж N .

Для обеих процедур циклирования емкости, рассчитанные для каждых Дж n копий батареи, лежат в пределах типичного отклонения ниже 1%, что показывает очень хорошую воспроизводимость наших элементов.Это обязательное условие для дальнейшего анализа данных.

Наконец, чтобы получить независимую оценку транспортных свойств нашего электролита, была проведена спектроскопия электрохимического импеданса на Li-симметричной ячейке, содержащей SPE (Bouchet et al., 2003). Этот метод позволяет определять различные сопротивления элементов, такие как электронное ( R c ), электролитное ( R el ), интерфейсное ( R int ) и диффузионное ( R d). ) сопротивления.Li-симметричные элементы были собраны с помощью процесса ламинирования, аналогичного описанному для аккумуляторов LMP, и запечатаны в плоских элементах CR2032. После помещения клеток в печь при 80 ° C была проведена импедансная спектроскопия с использованием сигнала возбуждения 40 мВ в диапазоне частот от 10 МГц до 0,1 Гц. Типичный график Найквиста, показывающий противоположность мнимой части импеданса [-Im ( Z )] как функцию действительной части [Re ( Z )], представлен на дополнительном рисунке 2. Электрическая эквивалентная схема отображается на вставка дополнительного рисунка 2, включающая сопротивления элементов ( R c , R el , R int ), индуктивность кабеля ( L c ) на высокой частоте, a элемент постоянной фазы для интерфейса ( CPE int ) и короткий элемент Варбурга ( W d ) для диффузионной петли на низких частотах, позволяет моделировать график Найквиста.Из элемента Варбурга извлекаются два основных параметра, соответствующих R d и времени релаксации (τ r ) в максимуме четверти лемнискаты. R d и R el связаны с числом катионного переноса ( t + ), а τ r связано с коэффициентом амбиполярной диффузии ( D amb ) и SPE толщиной и по следующим уравнениям (Соренсен и Якобсен, 1982; Росс Макдональд, 1992; Буше и др., 2003):

t + = RelRel + Rd (3) τr = 2.54 · (y2) 2Damb (4)

Кроме того, D amb связан с коэффициентом диффузии Li + (DLi +) соотношением.

DLi + = Damb2. (1-t +) (5)

Результаты и обсуждение

Циклическое поведение типичной батареи LMP (48-18) показано на рисунке 1, который представляет E как функцию доли δ Li, введенной в фазу Li δ FePO 4 , с 0 <δ <1, записано при обычном езде на велосипеде.Для ясности, только типичный заряд, выполненный при Дж 0 = 0,1 мА · см -2 , представлен на Рисунке 1, и указаны некоторые значения плотности тока разряда. Заряд батареи представляет собой типичное длинное плато примерно при 3,44 В, соответствующее окислению материалов LFP (Padhi et al., 1997), за которым следует ступень потенциостатики при 3,7 В для достижения полной емкости электрода. Во время разряда наблюдается более низкое плато потенциала около 3,40 В, соответствующее уменьшению LFP.Это плато менее выражено для этапов разряда, выполняемых при J n выше 0,3 мА · см −2 из-за увеличения градиента концентрации батареи. Более того, эти наблюдения за обычным циклическим поведением типичной батареи LMP (48-18) остаются в силе для всех других рассматриваемых батарей LMP ( x — y ) и связанных с ними копий.

Рисунок 1 . Типичные циклические профили, потенциал E как функция доли δ Li, вставленного в Li δ FePO 4 , при обычном испытании мощности для батареи LMP (48-18).Пунктирная синяя кривая — шаг заряда.

Для обычного цикла (см. Рисунок 1) и быстрого теста мощности (см. Дополнительный рисунок 1) разрядные емкости были получены с помощью уравнений (1) и (2) соответственно. Затем каждое значение Q n было нормализовано на разрядную емкость, обеспечиваемую при Дж 0 , обозначенную Q 0 . Таким образом, на рисунке 2 представлена ​​нормализованная разрядная емкость, отношение Q n / Q 0 , как функция плотности тока разряда, Дж n , для двух циклических процедур LMP ( 48-18) батарейки.Значения, представленные на Рисунке 2, соответствуют средним значениям с их стандартными отклонениями от различных копий батареи. Для обеих процедур и для низких значений Дж n , ниже 0,3 мА · см −2 , Q n остается близким к Q 0 на 3%. Для обеих процедур и для высоких значений Дж n , выше 0,3 мА · см −2 , отношение Q n / Q 0 быстро падает линейно с увеличением Дж n до значений ниже 0.2, когда Дж n > 1 мА · см −2 . Как и в случае литий-ионных аккумуляторов (Gallagher et al., 2014), зависимость между разрядной емкостью и плотностью тока твердотельных литиевых аккумуляторов представляет собой переходный режим при критическом значении плотности тока. Кроме того, точка данных, зарегистрированная при наивысшем значении J n , при 2,8 мА · см −2 , отклоняется от линейного тренда Q n / Q 0 с J n , когда J n > 0.3 мА · см −2 из-за эффекта суперконденсатора, возникающего из-за высокоповерхностных углеродных наполнителей и покрытия частиц LFP. Такой емкостный эффект наблюдается только для самых высоких плотностей тока батарей LMP ( x — y ) и не учитывается при анализе данных, приведенном в оставшейся части текста. Эволюция нормализованной разрядной емкости с плотностями тока отлично согласуется с обычным циклированием и быстрым тестом мощности.Действительно, различия в значениях Q n / Q 0 обычно лежат в пределах границ погрешностей, когда J d > 0,3 мА · см −2 . Кроме того, соответствие между двумя процедурами также наблюдается для каждой исследуемой батареи LMP ( x — y ). Таким образом, экспресс-тест мощности является надежным инструментом, позволяющим быстро и точно отобразить характеристики батареи с высокой точностью по сравнению с обычной процедурой включения велосипеда.В литературе можно найти другие интересные циклы, но они будут менее точными в отношении активных материалов с положительным фазовым переходом, таких как LFP (Heubner et al., 2018a).

Рисунок 2 . Средняя нормализованная емкость, отношение Q n / Q 0 , батареи LMP (48-18) как функция плотности тока разряда, Дж n , для двух циклических процедур. Символы соответствуют (♢) стандартному циклическому тесту и (⃝) быстрому тесту мощности.

Чтобы понять влияние толщины электродов на мощность батареи, на рисунке 3A представлена ​​средняя нормализованная разрядная емкость как функция Дж n для батарей LMP ( x -18) со значениями x , равными 20, 33 , 48 и 60 мкм, в то время как толщина SPE поддерживается на уровне 18 мкм. Для каждой батареи LMP ( x — y ), представленной на рисунке 3A, эволюция Q n / Q 0 с J d аналогична той, которая уже подробно описана на рисунке 2. .Основное различие между каждой батареей заключается в расположении переходного режима между режимом плотности тока, где Q n остается близким к Q 0 , и режимом, в котором Q n / Q 0 уменьшается с J d . Как показано на рисунке 3A, самый тонкий положительный электрод, более поздний Q n будет сильно отклоняться от Q 0 . Аналогичный вывод можно сделать для всех других LMP ( x — y ) батарей, в которых y является постоянным, а x составляет 20, 33, 48 или 60 мкм.Для полноты картины на дополнительном рисунке 3 показано отношение Q n / Q 0 как функция от J n для LMP ( x -36) и LMP ( x -54 ) батареи. Влияние толщины положительного электрода на мощность тогда аналогично тому, о котором сообщалось для литий-ионных аккумуляторов, содержащих жидкий электролит (Cornut et al., 2015; Heubner et al., 2018b). В качестве дополнительного случая на рисунке 3B показана средняя нормализованная разрядная емкость как функция Дж, n для батарей LMP (33- y ) со значениями y 18, 36 и 54 мкм, в то время как положительные значения толщина электрода постоянна и составляет 33 мкм.Для заданной толщины положительного электрода переходный режим происходит при более низкой плотности тока при увеличении толщины ТПЭ. Это наблюдение остается в силе для всех других батарей LMP ( x — y ), в которых x является постоянным, а y составляет 18, 36, 54, 108 и 216 мкм. Для полноты картины на дополнительном рисунке 4 показано отношение Q n / Q 0 как функция от J n для LMP (20- y ), LMP (48- y ) и LMP (60- y ).Из рисунков 3A, B видно, что характеристики мощности твердотельных литиевых батарей зависят как от толщины положительного электрода, так и от толщины SPE. Интересно, что в большинстве исследований стандартных литий-ионных аккумуляторов варьировалась только толщина электродов, что не отражалось на влиянии толщины электролита. Точное понимание разделения этих двух параметров на характеристики батареи представляет первый интерес для представления оптимизированной сборки батареи.

Рисунок 3 . Средняя нормализованная емкость, отношение Q n / Q 0 , как функция плотностей тока разряда J n . (A) LMP ( x -18) батареи с толщиной положительного электрода x (оранжевый) 20, (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм; и батареи (B) LMP (33- y ) с толщиной SPE y из (⃝) 18, (□) 36 и (△) 54 мкм.

От каждого Q n / Q 0 против . На графиках J n мы определяем плотность тока, соответствующую переходному режиму, как плотность тока, при которой Q n / Q 0 = 1 базовая линия (низкий режим J n ) пересекает линейную интерполяцию Q n / Q 0 vs.J n (высокий J n режим ). Это падение емкости связано с ограничением диффузии ионов лития, поэтому плотность тока, соответствующая этой точке данных, называется током ограничения диффузии и обозначается J lim . Для ясности графическое определение J lim показано на дополнительном рисунке 5 для батарей LMP (20-18). Чтобы лучше понять J lim , мы предлагаем методологию, основанную на уравнении Сэнда для метода контролируемого тока (Sand, 1901; Rosso et al., 2006). По определению, для плотности тока выше Дж lim , время Sand (τ с ) соответствует времени перехода, при котором поток ионных частиц недостаточно велик для удовлетворения приложенного тока. Уравнение Сэнда (Brissot et al., 1999) теоретически определяется по формуле:

τs = π.Damb. (n.F.CLi2. (1-t +). Jn) 2 (6)

с n числом обмениваемых электронов ( n = 1 для LFP), F постоянной Фарадея (9,648 10 4 C.моль −1 ), C Li концентрация Li в ТФЭ (Devaux et al., 2012), расположенном в электролите и в положительном электроде (882 моль.м −3 для обоих), t + число катионного переноса и D amb коэффициент амбиполярной диффузии. Использование этого уравнения является приближением, поскольку граничные условия плоского электрода не полностью соблюдаются на катодной стороне.

Для Дж n ≥ Дж lim , τ с можно оценить как эквивалент времени разряда.Другими словами, τ s при определенной плотности тока определяется как:

τs (Jn) = QnJn, когда Jn≥Jlim (7)

D amb и t + соли Li в ПЭО можно измерить или рассчитать с использованием многих методов, таких как электрохимические методологии, основанные на поляризации (Shi and Vincent, 1993; Geiculescu et al., 2006) или релаксация (Mullin et al., 2011), импедансная спектроскопия (Bouchet et al., 2003), ЯМР в импульсном поле (Hayamizu et al., 1999) или молекулярно-динамическое моделирование (Diddens et al., 2010) и многие другие. Изучив литературные данные и сосредоточив внимание на высокомолекулярном электролите на основе ПЭО, при 80 ° C, D amb находится в диапазоне 5 10 -8 см 2 .s -1 и t + около 0,15. Кроме того, была проведена импедансная спектроскопия на Li-симметричных ячейках, имеющих толщину SPE 18, 36 и 54 мкм. Электрическая эквивалентная схема (см. Вставку на дополнительном рисунке 2) использовалась для подбора всех спектров импеданса, чтобы извлечь значения t + и D amb .DLi +, рассчитанный с использованием уравнения (5), и t + не зависят от толщины SPE со средним значением, согласующимся с литературным анализом, равным 3,4 ± 0,7 10 −8 см 2 .s −1 и 0,15 ± 0,02 соответственно.

График τ s как функции Jn-2 показывает линейное поведение для точек данных, для которых выполняется условие J n ≥ J lim , что подтверждает поведение песка.В качестве примера на дополнительном рисунке 6 показана зависимость τ s от Jn-2 для батареи LMP (48-18), включая линию линейной регрессии. Тогда наклон линии регрессии прямо пропорционален D amb и, следовательно, DLi +. Учитывая t + 0,15, как определено спектроскопией импеданса, DLi + был рассчитан для каждой батареи LMP ( x — y ). DLi + не зависит от положительного электрода и толщины SPE со средним значением 3.1 ± 0,6 10 −8 см 2 . С −1 . Таким образом, коэффициент диффузии Li + , определяемый уравнением Сэнда при применении к данным о циклической работе батареи, довольно похож на коэффициент диффузии Li + в SPE. Следовательно, явление ограничения мощности в этих полностью твердотельных батареях представляет собой диффузию катиона Li + в электролите, простирающемся от литиевого отрицательного электрода до алюминиевого токосъемника положительного электрода, а не диффузию Li . + в активном материале LFP (Doyle and Newman, 1995).Таким образом, использование уравнения песка является эффективным инструментом для быстрого определения эффективного ограничивающего процесса диффузии в батареях, когда J > J lim , то есть при скоростях, при которых восстанавливается только часть полной емкости.

Чтобы пойти дальше и сравнить все батареи LMP ( x — y ) вместе, J lim было извлечено из каждого Q n / Q 0 vs.J n участков. На рисунке 4 представлена ​​средняя нормализованная емкость как функция отношения J lim / J n для LMP (20-18), LMP (33-36), LMP (48-216) и Батарейки LMP (60-54). Все экспериментальные кривые нормализованной емкости батарей LMP ( x — y ) перекрываются простой кривой, которая демонстрирует, что рассматриваемое здесь ограничивающее явление одинаково независимо от толщины электрода и электролита и связано с диффузией в полимерный электролит.В литературе обычно получают простую кривую, когда нормализованная емкость представлена ​​как функция от скорости C или ее обратной величины. Затем простая кривая аппроксимируется экспоненциальной функцией затухания, растянутой на эмпирическое значение, обычно равное 2, и корректируется с использованием параметра времени релаксации (Heubner et al., 2018b; Tian et al., 2019). В нашем случае полуэмпирическая функция не используется, поскольку единственный параметр соответствует физическому параметру J lim , определяемому графически.Следующий шаг — предоставить простую модель, чтобы лучше понять разделение J lim из-за диффузии в электролит и / или в электролит, проникающий в положительный электрод.

Рисунок 4 . Средняя нормализованная емкость, отношение Q n / Q 0 , как функция J lim / J n для (⃝) LMP (20-18), (□ ) Батареи LMP (33–36), (∇) LMP (48-36) и (△) LMP (60-54).

На рис. 5 представлено среднее значение Дж lim для различных батарей LMP ( x — y ) в зависимости от толщины положительного электрода x . Для данной толщины положительного электрода J lim увеличивается с уменьшением толщины SPE. Значения J lim находятся в пределах значений, полученных для положительного электрода толщиной 20 мкм от 0,06 до 0,48 мА · см -2 , когда y равно 216 и 18 мкм, соответственно.Когда y = 18 мкм, J lim линейно уменьшается с x . Для более высокого значения y наклон J lim распада с x менее выражен, поскольку y увеличивается до значения плато для наивысших заявленных толщин SPE 216 мкм. Таким образом, наилучшие энергетические характеристики ожидаются от батареи, содержащей тонкий положительный электрод и тонкий слой SPE. Однако, глядя на взаимодействие между значениями x и y , можно собрать батарею с более высокой удельной энергией без значительного ухудшения энергетических характеристик.Действительно, J lim является индикатором начала снижения емкости аккумулятора от номинального значения, т.е. Q 0 . На рисунке 5 батарея LMP (60-18) показывает значение J lim выше, чем у батареи LMP (20-36). Это означает, что J lim является слабой функцией толщины положительного электрода и сильной функцией толщины SPE. Следовательно, для батарей LMP ( x — y ) удельную объемную плотность энергии на одну ячейку можно увеличить, просто выбрав наилучший компромисс между толщиной положительного электрода и толщиной SPE.

Рисунок 5 . Средний предельный ток, Дж lim , как функция толщины положительного электрода, x . Пунктирные линии представляют собой ориентиры для глаз в зависимости от толщины SPE, y . Символы соответствуют толщине SPE и из () 18, (□) 36, (△) 54, (♢) 108 и (∇) 216 мкм. Цвета символов соответствуют толщине положительного электрода x : (оранжевый) 20, (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм.

Слабую зависимость J lim относительно x можно понять, если учесть, что эффективная поверхность, обеспечивающая диффузионный поток Li + на границе раздела композитный электрод / электролит, ниже, чем геометрическая поверхность электрода. из-за наличия активного материала и частиц углерода в композитном электроде. Таким образом, плотность тока, соответствующая потоку Li + в СПЭ, расположенном внутри электрода, выше, чем в электролите.Кроме того, диффузионная длина Li + зависит от извилистости электрода. Эти эффекты можно описать, введя параметр α с 0 <α ≤ 1, в котором полный путь диффузии Li + соответствует α. х + у . Можно ожидать, что диффузионный путь в композитном электроде должен быть больше толщины электрода из-за его извилистости. Однако здесь мы измеряем эффективное значение, и похоже, что диффузия в электролите, расположенном в электроде, кажется выше, чем диффузия исходного электролита, вероятно, из-за содержания влаги.Это приводит к значению α ниже единицы. На рис. 6 J lim показана как функция от α. х + у . Установив α на значение 0,35, все данные J lim свернутся на эталонную кривую, которая аппроксимируется с использованием обратной функции, показанной пунктирной кривой на рисунке 6, которая дает следующее уравнение:

Jlim = K (α · x + y) (8)

с K = 13,2 мА · см −1 на основе аппроксимации методом наименьших квадратов ( R 2 > 0.99).

Рисунок 6 . Предельная плотность тока Дж lim как функция от α. х + у . Пунктирная кривая соответствует аппроксимации, полученной с использованием обратной функции. Символы соответствуют толщине SPE и из () 18, (□) 36, (△) 54, (♢) 108 и (∇) 216 мкм. Цвета символов соответствуют толщине положительного электрода x : (оранжевый) 20, (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм.

Чтобы обеспечить физический смысл параметра K в уравнении (8), LMP ( x — y ) можно смоделировать с помощью одномерного подхода, который широко применялся группой Doyle et al.(1993). Таким образом, можно просто применить закон Фика в 1-D, в котором ток диффузии пропорционален градиенту концентрации Li + , толщине процесса диффузии и коэффициенту диффузии ограничивающего явления. Согласно результатам, полученным на рисунке 6, J lim является обратной функцией суммы α. x + y и соответствует, таким образом, значению тока, при котором градиент концентрации Li по всей батарее падает до нулевого значения на алюминиевом токосъемнике / положительном электроде. J lim затем можно выразить как функцию эффективного коэффициента диффузии Li + (DLieff) согласно:

Jlim = n · F · DLieff · (CLiα · x + y) (9)

Объединение уравнения (9) в (8) позволяет непосредственно вычислить соответствующее значение DLieff 1,6 10 −8 см 2 .s −1 на основе параметра K . Тогда эффективный коэффициент диффузии находится в том же диапазоне, что и коэффициент диффузии Li + , определенный по методологии Sand time.Следовательно, эффективный коэффициент диффузии DLieff соответствует эффективному коэффициенту диффузии DLi + Li + в SPE от положительного электрода до слоя электролита. Методология J lim менее точна, чем методология Sand time, но ее гораздо быстрее реализовать, чтобы быстро определить ограничивающие явления диффузии в батареях. Кроме того, параметр α представляет интерес, поскольку он зависит от состава и извилистости электрода, а также от ионного транспорта внутри ТФЭ, используемого в положительном электроде.Вариабельность этих параметров в зависимости от состава электрода является инструментом для оптимизации состава и текстуры электрода, но выходит за рамки нашего исследования.

Заключение

Сигнатура заряда батареи быстро определяется с помощью экспресс-теста мощности. Этот метод заключается в применении последовательного шага гальваностатического разряда от высокой до низкой плотности тока. Результаты, полученные этим методом, идентичны результатам, полученным при обычном гальваностатическом циклировании, т.е.е., последовательность этапов заряда-разряда. При плотности тока выше, чем предельная плотность тока ( J lim ), применение уравнения Сэнда для метода контролируемого тока доказало свою эффективность при определении коэффициента диффузии ограничивающего процесса. Здесь, в литий-полимерных батареях, диффузия Li + в твердом полимерном электролите, действующем как разделитель батареи и связующее вещество положительного электрода, ограничивает характеристики батареи. Помимо быстрого определения J lim , предоставляется физический смысл этого параметра. J lim напрямую связано с эффективным коэффициентом диффузии Li + по всей батарее, который аналогичен коэффициенту, определяемому уравнением Сэнда. Следовательно, быстрое испытание мощности является эффективным методом для сравнения серий батарей, которые различаются по их сборке, и определения основного ограничивающего фактора, и, таким образом, оптимизации, в свою очередь, сборки аккумуляторной батареи. Конструкция батареи должна учитывать совокупный эффект как от толщины слоя SPE, так и от толщины положительного электрода.Например, в наших батареях LMP для электролита толщиной 54 мкм можно использовать положительный электрод до 48 мкм без ухудшения характеристик мощности батареи. Для полноты картины следует также учитывать другие факторы, помимо характеристик мощности, особенно в случае батареи на основе Li-металла с влиянием гетерогенного электроосаждения Li на этапе зарядки. Чтобы пойти дальше, эту методологию следует применить к литий-полимерным аккумуляторным батареям, имеющим различную формулу положительного электрода, а также к другим технологиям аккумуляторов.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительные материалы.

Авторские взносы

RB, DD, MD и ML разработали проектное исследование. МД и МЛ изготовили композитные электроды. DD, PD и HL проводили эксперименты. RB, DD и HL проанализировали данные. РБ и Д.Д. написали рукопись. Все авторы прокомментировали рукопись.

Финансирование

Работа выполнена в рамках французского фонда FUI20 (Fond Unique Interministériel) в рамках совместного проекта ALEPH.

Конфликт интересов

MD и ML используются компанией Blue Solutions.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим BPI (Banque Publique d’Investissement) и компанию Blue Solutions за их финансовую поддержку.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/article/10.3389/fenrg.2019.00168/full#supplementary-material

Список литературы

Агравал, Р. К., и Пандей, Г. П. (2008). Твердые полимерные электролиты: разработка материалов и применение твердотельных аккумуляторов: обзор. J. Phys. D Прил. Phys. 41: 223001. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 41/22/223001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арманд, М. (1983). Полимерные твердые электролиты — обзор. Ионика твердого тела 9–10, 745–754.DOI: 10.1016 / 0167-2738 (83)-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бард А. Дж. И Фолкнер Л. Р. (2001). Основы и приложения электрохимических методов, 2-е изд. . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley Sons, Inc.

Google Scholar

Baudry, P., Lascaud, S., Majastre, H., and Bloch, D. (1997). Разработка литий-полимерных аккумуляторов для электромобилей. J. Power Sour. 68, 432–435. DOI: 10.1016 / S0378-7753 (97) 02646-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Буше, Р., Ласко, С., и Россо, М. (2003). Исследование EIS анода Li / PEO-LiTFSI литиевой полимерной батареи. J. Electrochem. Soc. 150, A1385 – A1389. DOI: 10,1149 / 1,1609997

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bouchet, R., Maria, S., Meziane, R., Aboulaich, A., Lienafa, L., Bonnet, J.-P., et al. (2013). Одноионные триблок-сополимеры БАБ как высокоэффективные электролиты для литий-металлических аккумуляторов. Nat. Матер. 12, 452–457. DOI: 10.1038 / nmat3602

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бриссо, К., Россо, М., Чазалвьель, Ж.-Н., и Ласко, С. (1999). Механизмы дендритного роста в литиево-полимерных клетках. J. Power Sour. 81–82, 925–929. DOI: 10.1016 / S0378-7753 (98) 00242-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корнут Р., Лепаж Д. и Шугаард С. Б. (2015). Интерпретация кривых разряда литиевых батарей для легкого определения источника ограничений производительности. Электрохим. Acta 162, 271–274. DOI: 10.1016 / j.electacta.2014.11.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дево Д., Буше Р., Гле Д. и Денойель Р. (2012). Механизм ионного транспорта в комплексах ПЭО / LiTFSI: влияние температуры, молекулярной массы и концевых групп. Ионика твердого тела 227, 119–127. DOI: 10.1016 / j.ssi.2012.09.020

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дидденс, Д., Хойер, А., Бородин, О. (2010). Понимание транспорта лития в рамках модели Роуза для полимерного электролита PEO / LiTFSI. Макромолекулы 43, 2028–2036. DOI: 10.1021 / ma3h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Doerffel, D., и Sharkh, S.A. (2006). Критический обзор использования уравнения Пойкерта для определения остаточной емкости свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов. J. Power Sour. 155, 395–400. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2005.04.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дойл М., Фуллер Т. и Ньюман Дж. (1993). Моделирование гальваностатического заряда и разряда литиево-полимерного / вставочного элемента. J. Electrochem. Soc. 6, 1526–1533. DOI: 10.1149 / 1.2221597

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дойл М. и Ньюман Дж. (1995). Использование математического моделирования при проектировании литий-полимерных аккумуляторных систем. Электрохим. Acta 40, 2191–2196. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (95) 00162-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дойл М. и Ньюман Дж. (1997). Анализ данных о емкости литиевых батарей с использованием упрощенных моделей процесса разряда. J. Appl. Электрохим. 27, 846–856. DOI: 10.1023 / A: 1018481030499

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дойл М., Ньюман Дж. И Реймерс Дж. (1994). Быстрый метод измерения емкости в зависимости от скорости разряда для двойной литий-ионной аккумуляторной батареи, подвергающейся циклическому воздействию. J. Источники энергии 52, 211–216. DOI: 10.1016 / 0378-7753 (94) 02012-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Du, Z., Wood, D. L., Daniel, C., Kalnaus, S., и Ли, Дж. (2017). Понимание ограничивающих факторов производительности толстых электродов применительно к литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии. J. Appl. Электрохим. 47, 405–415. DOI: 10.1007 / s10800-017-1047-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эфтехари, А. (2017). Литий-ионные аккумуляторы с высокой емкостью. ACS Sustain. Chem. Англ. 5, 2799–2816. DOI: 10.1021 / acssuschemeng.7b00046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фуллер, Т.Ф., Дойл М. и Ньюман Дж. (1994). Моделирование и оптимизация двойной ионно-литиевой ячейки. J. Electrochem. Soc. 141, 1–10. DOI: 10.1149 / 1.2054684

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Галлахер, К. Г., Гебель, С., Греслер, Т., Матиас, М., Элерих, В., Эроглу, Д., и др. (2014). Количественная оценка перспективности литий-воздушных аккумуляторов для электромобилей. Energy Environ. Sci. 7, 1555–1563. DOI: 10.1039 / c3ee43870h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Галлахер, К.Г., Траск, С. Е., Бауэр, К., Вурле, Т., Люкс, С. Ф., Чеч, М., и др. (2016). Оптимизация емкости за счет понимания ограничений литий-ионных электродов. J. Electrochem. Soc. 163, A138 – A149. DOI: 10.1149 / 2.0321602jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гейкулеску, О. Е., Раджагопал, Р., Крегер, С. Е., Де Марто, Д. Д., Чжан, X. W., и Федкив, П. (2006). Транспортные свойства твердых полимерных электролитов, полученных из олигомерных фторсульфонимидных солей лития, растворенных в высокомолекулярном полиэтиленоксиде. J. Phys. Chem. B 110, 23130–23135. DOI: 10.1021 / jp062648p

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаямизу, К., Айхара, Ю., Араи, С., и Мартинес, К. Г. (1999). Импульсно-градиентное спин-эхо 1H, 7Li и 19F ЯМР-диффузия и измерения ионной проводимости 14 органических электролитов, содержащих LiN (SO 2 CF 3 ) 2 . J. Phys. Chem. B 103, 519–524. DOI: 10.1021 / jp9825664

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хойбнер, К., Леммель, К., Николь, А., Либманн, Т., Шнайдер, М., и Михаэлис, А. (2018a). Сравнение хроноамперометрического отклика и скоростных характеристик пористых вводимых электродов: к тесту на ускоренную скорость. J. Power Sour. 397, 11–15. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.06.087

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heubner, C., Nickol, A., Seeba, J., Reuber, S., Junker, N., Wolter, M., et al. (2019). Понимание влияния толщины и пористости на электрохимические характеристики LiNi 0.6 Co 0,2 Mn 0,2 O 2 катода на основе для литий-ионных аккумуляторов высокой энергии. J. Power Sour. 419, 119–126. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2019.02.060

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heubner, C., Seeba, J., Liebmann, T., Nickol, A., Börner, S., Fritsch, M., et al. (2018b). Концепция полуэмпирической эталонной кривой, описывающей быстродействие литиевых электродов. J. Источники энергии 380, 83–91. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.01.077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзян Ф. и Пэн П. (2016). Выявление ограничений производительности литий-ионных аккумуляторов из-за видов и переноса заряда с помощью пяти характерных параметров. Sci. Отчет 6: 32639. DOI: 10.1038 / srep32639

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. Г., Сон, Б., Мукерджи, С., Шупперт, Н., Бейтс, А., Квон, О. и др. (2015). Обзор твердотельных батарей на литиевой и нелитиевой основе. J. Power Sour. 282, 299–322. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2015.02.054

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Курцвейл П. и Гарче Дж. (2017). «Обзор аккумуляторов для автомобилей будущего», в Свинцово-кислотные аккумуляторы для автомобилей будущего , ред. Дж. Гарче, Э. Карден, П. Т. Мозли и Д. А. Дж. Рэнд (Амстердам: Elsevier BV), 27–96. DOI: 10.1016 / B978-0-444-63700-0.00002-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муллин, С.А., Стоун, Г. М., Пандай, А., Бальсара, Н. П. (2011). Коэффициенты диффузии солей в блок-сополимерных электролитах. J. Electrochem. Soc. 158, A619 – A627. DOI: 10.1149 / 1.3563802

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ньюман Дж. (1995). Оптимизация пористости и толщины электрода батареи с помощью модели реакционной зоны. J. Electrochem. Soc. 142, 97–101. DOI: 10.1149 / 1.2043956.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Падхи, А.К., Нанджундасвами, К. С., и Гуденаф, Дж. Б. (1997). Фосфооливины как материалы положительных электродов для литиевых аккумуляторных батарей. J. Electrochem. Soc. 144, 1188–1194. DOI: 10,1149 / 1,1837571

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поркарелли, Л., Гербальди, К., Белла, Ф., и Наир, Дж. Р. (2016). Сверхмягкий полимерный электролит на основе оксида этилена для надежных твердотельных литиевых батарей. Sci. Rep. 6: 19892. DOI: 10,1038 / srep19892.

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Росс Макдональд, Дж.(1992). Импеданс / адмиттанс бинарного электролита. Электрохим. Acta 37, 1007–1014. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (92) 85216-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Россо, М., Бриссо, К., Тейссо, А., Долле, М., Санье, Л., Тараскон, Ж.-М., и др. (2006). Короткое замыкание дендритов и влияние предохранителя на Li / Polymer / Li ячейки. Электрохим. Acta 51, 5334–5340. DOI: 10.1016 / j.electacta.2006.02.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сафари, М., и Делакур, К. (2011). Математическое моделирование литий-железо-фосфатного электрода: гальваностатический заряд / разряд и зависимость от пути. J. Electrochem. Soc. 158, A63 – A73. DOI: 10.1149 / 1.3515902

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Санд, Х. Дж. С. (1901). О концентрации на электродах в растворе, с особым акцентом на выделение водорода при электролизе смеси сульфата меди и серной кислоты. Phil. Mag. 1, 45–79.DOI: 10.1080 / 14786440109462590

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schnell, J., Günther, T., Knoche, T., Vieider, C., Köhler, L., Just, A., et al. (2018). Полностью твердотельные литий-ионные и литий-металлические батареи — путь к крупносерийному производству. J. Power Sour. 382, ​​160–175. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.02.062

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ши Дж. И Винсент К. А. (1993). Влияние молекулярной массы на подвижность катионов в полимерных электролитах. Ионика твердого тела 60, 11–17. DOI: 10.1016 / 0167-2738 (93) -8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сингх М., Кайзер Дж. И Хан Х. (2015). Толстые электроды для литий-ионных аккумуляторов высокой энергии. J. Electrochem. Soc. 162, A1196 – A1201. DOI: 10.1149 / 2.0401507jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Соренсен П. Р. и Якобсен Т. (1982). Электропроводность, перенос заряда и число переноса — исследование полимерного электролита LiSCN-поли (этиленоксид). Электрохим. Acta 27, 1671–1675. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (82) 80162-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шринивасан В., Ньюман Дж. (2004). Модель разряда для литиево-железо-фосфатного электрода. J. Electrochem. Soc. 151, A1517 – A1529. DOI: 10,1149 / 1,1785012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тиан Р., Парк С.-Х., Кинг П. Дж., Каннингем Дж., Коэльо Дж., Николози В. и др. (2019). Количественная оценка факторов, ограничивающих быстродействие электродов батареи. Nat. Commun. 10: 1933. DOI: 10.1038 / s41467-019-09792-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вонг, Л. Л., Чен, Х., Адамс, С. (2017). Конструирование материалов катода с быстрой ионной проводимостью для натриево-ионных аккумуляторных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 7506–7523. d. DOI: 10.1039 / C7CP00037E

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, X., Song, K., Zhang, X., Hu, N., Li, L., Li, W., et al.(2019). вопросы безопасности в литий-ионных батареях: материалы и конструкция элементов. Фронт. Energy Res. 7:65. DOI: 10.3389 / fenrg.2019.00065

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, W., Wang, J., Ding, F., Chen, X., Nasybulin, E., Zhang, Y., et al. (2014). Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Energy Environ. Sci. 7, 513–537. DOI: 10.1039 / C3EE40795K

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян Дж., Ван Х., Чжан Г., Ма, А., Чен, В., Шао, Л. и др. (2019). Высокопроизводительный твердый композитный полимерный электролит для всех твердотельных литиевых батарей благодаря легкому регулированию микроструктуры. Фронт. Chem. 7: 388. DOI: 10.3389 / fchem.2019.00388

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, D. Y. W., Donoue, K., Inoue, T., Fujimoto, M., and Fujitani, S. (2006). Влияние параметров электродов на катоды LiFePO 4 . J. Electrochem. Soc. 153, A835 – A839.DOI: 10.1149 / 1.2179199

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю. С., Ким С., Ким Т. Ю., Нам Дж. Х. и Чо В. И. (2013). Прогнозирование модели и эксперименты для оптимизации конструкции электродов LiFePO 4 / Графитовые электроды в литий-ионных батареях большой емкости. Bull. Korean Chem. Soc. 34, 79–88. DOI: 10.5012 / bkcs.2013.34.1.79

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзэн, X., Ли, М., Абд Эль-Хади, Д., Альшитари, В., Аль-Богами, А.С., Лу, Дж. И др. (2019). Коммерциализация технологий литиевых батарей для электромобилей. Adv. Energy Mater. 9: 1

1. DOI: 10.1002 / aenm.201

1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, H., Li, C., Piszcz, M., Coya, E., Rojo, T., Rodriguez-Martinez, L.M, et al. (2017). Одиночные литий-ионные проводящие твердые полимерные электролиты: достижения и перспективы. Chem. Soc. Ред. 46, 797–815. DOI: 10.1039 / C6CS00491A

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжэн, Х., Ли, Дж., Сун, X., Лю, Г., и Батталья, В. С. (2012). Исчерпывающее понимание влияния толщины электродов на электрохимические характеристики катодов литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 71, 258–265. DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.03.161

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вес или удельный вес песчаного блока — расчет

Во-первых, вес блока такой же, как и удельный вес. А удельный вес материала на самом деле является произведением его плотности на стандартную плотность.

Плотность материала на единицу объема, рассчитывается в единицах кг / м 3 или фунт / фут 3 (pcf). Стандартная сила тяжести обычно указывается в м / с 2 фут / с 2 , а на Земле обычно принимается равной 9,81 м / с 2 .

В этой статье будет представлена ​​подробная информация об удельном весе песка, способах его определения и типичных значениях удельного веса различных типов песка.

Удельный вес или удельный вес песка

Удельный вес или удельный вес песка рассчитывается как произведение плотности песка на стандартную плотность песка.

Согласно обычной системе измерения США, сухой вес составляет 1,631 грамм на кубический сантиметр, эта плотность равна 101,8 фунта на кубический фут [фунт / фут³].

Плотность различных типов песка

В следующей таблице представлены типичные значения плотности в сухом состоянии для различных типов песка.

Тип песка

Плотность в сухом состоянии (г / см 3 )

Песок

1.52

Супесчаный суглинок

1,44

Иловой суглинок

1,28

05

005 945

05 9157 9157 9157

940005

1,36

Глина

1,20

Бетон

2,40

Вес другого агрегата — это соотношение 9000 слов песка к общему объему песка.

Удельный вес, обычно определяется в лаборатории путем измерения веса и объема относительно ненарушенного образца грунта, полученного из латунного кольца. Измерение удельного веса почвы в поле может состоять из теста с песчаным конусом, резинового шара или ядерного плотномера.

Как рассчитать единицу веса песка

Чтобы рассчитать единицу веса песка, мы должны знать некоторую информацию, объем одной единицы песка, состав песка и массовую плотность каждого компонента.Также необходимо взять с собой калькулятор веса песка.

  • Первый: Мы должны знать материалы, из которых состоит вещество. Предполагается, что песок представляет собой смесь минералов оливина и базальта. Для других типов песка могут быть смеси кварца, гипса или кремнезема.
  • Второй: Мы должны знать объемный процент каждого составляющего материала в одной единице вещества.
  • Третий: Мы должны знать массовую плотность (или удельный вес) составляющих материалов.
  • Четвертый: Теперь по объему и массовой плотности мы можем определить массу каждого материала. Теперь, сложив массы, мы получим общую массу вещества, которая пропорциональна общей массе.

Удельный вес различных типов песка

Ниже приведены типичные значения для различных типов песка.

9154-1600

(влажный)

000

Тип песка

Масса единицы (кг / м 3 )

Песок (сухой)

15154000

1760-2000

Мел

2100

Глина Песок

1900

Зола

650

Разбитые кирпичи

1420

Жидкий песок — Формула Генезиса

Жидкий песок — Формула Генезиса — Кремний

Инструмент управления урожаем Genesis Formula для более сильных, здоровых и устойчивых к стрессу растений.

Liquid Sand — это добавка силиката калия с высоким соотношением кремний: калий и более низким pH, чем аналогичные продукты на рынке. Этот продукт является отличным источником кремния для увеличения прочности клеток и роста растений.

Жидкий песок предназначен для:

• Повышение устойчивости растений к стрессам окружающей среды, таким как жара и / или засуха

• Повышение иммунной системы растений

• Обеспечивает устойчивость к накоплению солей и токсичности минералов

• Держите листья в вертикальном положении для максимального освещения, что приводит к усилению фотосинтеза и росту растений

• Продлить цветение и отсрочить нежелательное старение (смерть)

Liquid Sand не содержит нежелательных компонентов, таких как натрий, и содержит полностью растворимую чистую форму кремния.При использовании в составе комплексной программы питания этот инструмент управления урожаем повысит качество и урожайность.

Преимущества жидкого песка для садоводства:

• Кремний (Si), второй по распространенности элемент в земной коре, оказывает ряд хорошо задокументированных и легко видимых положительных эффектов на высшие виды растений. Отложения кремния в эпидермальных клетках и трихомах обеспечивают чисто физическую стабилизацию (жесткость) тканей клеточной стенки.

• Кремний не только обеспечивает инертный барьер, но также служит для стабилизации прочности клеточных стенок, модулируя биосинтез лигнинов, органических веществ, придающих стеблям прочность и твердость.Кроме того, похоже, что кремний влияет на содержание и метаболизм полифенолов, веществ, которые придают фруктам и овощам их яркий цвет и защищают семена и кожуру от ультрафиолета.

• Недавние исследования свидетельствуют о том, что кремний не только способствует повышению жесткости и прочности клеточной стенки, но также увеличивает эластичность клеточной стенки во время роста расширения. В первичной клеточной стенке кремний взаимодействует с другими составляющими, такими как пектин и полифенолы, создавая эластичные поперечные связи.

• Имея важное экономическое значение, кремний стимулирует рост и урожай за счет нескольких косвенных действий. Кремний увеличивает жесткость зрелых листьев, которые затем удерживаются горизонтально. Это, в свою очередь, увеличивает поверхность листа, подвергающуюся воздействию света, тем самым увеличивая фотосинтез и, следовательно, содержание хлорофилла, что приводит к замедленному старению (гибели растений). Стимуляция роста с помощью кремния также может снизить токсичность марганца и железа и повысить устойчивость к алюминию у некоторых видов растений.

• Кремний неподвижен и не перемещается со старых листьев и стеблей в новые районы выращивания. Следовательно, небольшие дозы кремния следует добавлять непрерывно на протяжении всего цикла роста, чтобы новые ткани имели достаточное количество для роста сильных и здоровых.

Метод расчета количества выноса песка через скважину в угольной шахте Лонгде

В угольной шахте Лонгде произошла катастрофа с зыбучим песком в скважине. Много эолового песка, объем которого составляет от 310 000 м 3 до 380 000 м 3 , погрузилось в подземное пространство примерно на 70 лет.5 ч. Объемный поток зыбучих песков нельзя точно рассчитать эмпирическим методом. На основе метода гидромеханики был предложен универсальный вычислительный метод для зыбучих песков катастрофы через ствол скважины. Результат показывает, что приток песка в подземное пространство составлял от 310 000 м 3 до 350 000 м 3 , что соответствовало фактическому результату. Чтобы применить и популяризировать этот метод, были обсуждены законы влияния свойств водоотдачи водоносного горизонта на объемный поток.Универсальный вычислительный метод может быть подходящим образом использован для расчета объемного потока при бедствии с зыбучими песками через ствол скважины.

1. Введение

Прорыв воды — одно из самых серьезных стихийных бедствий при добыче полезных ископаемых в Китае [1–4]. В провинциях Шаньси, Шэньси, Внутренняя Монголия, Синьцзян и Цинхай в Китае есть обширные пустыни [5] под землей и богатые запасы угля под землей [6]. Скрытые опасности зыбучих песков широко распространены в Западном Китае во время добычи полезных ископаемых [7]. Эпизодически случались бедствия с зыбучими песками с наплывом воды, что приводило к серьезным экономическим потерям [8–11].

Есть два типа бедствий с зыбучими песками. Во-первых, катастрофа с зыбучими песками, вызванная эоловым песком, погружающимся в подземное пространство через зону провала, как показано на Рисунке 1 (а). Когда глубина добычи мала, трещины, вызванные добычей, могут проходить через слои породы в песчаный слой или даже на поверхность земли. В этой ситуации вода и песок могут перемещаться в пропасть через трещины и гранулированный массив породы, что приводит к катастрофе с зыбучими песками [14]. Во-вторых, катастрофа с зыбучими песками, вызванная прорывом скважины с поверхности земли на землю.Например, на угольной шахте Лонгде произошла катастрофа, вызванная напором воды и зыбучим песком, вызванным скважиной. Скважина напрямую пронизывала подземное пространство при условии отсутствия обсадной трубы, что привело к катастрофе, вызванной напором воды и зыбучим песком, как показано на Рисунке 1 (b). В подземное пространство затоплено много эолового песка. Работы по очистке от песка длились почти год, что привело к серьезным экономическим потерям и трудностям в добыче полезных ископаемых. О плывущих песках, вызванных скважиной, неоднократно сообщалось в статьях [15, 16], но до сих пор это явление не получило разумного объяснения.

Поток в стволе скважины (т. Е. В круглой трубе) был исследован исследователями, и было предложено множество эмпирических формул.

Мэннинг улучшил коэффициент Мэннинга на основе исследования Chery [17]. Формула Chery: где — скорость, R — гидравлический радиус, J — гидравлический уклон и n — коэффициент Мэннинга.

Хазен и Уильямс [18] предложили формулу Хейзена – Вильямса для переходной области: где d — диаметр круглой трубы, а C h — эмпирический коэффициент высоты шероховатости.

Основываясь на исследовании трубы из клепки, Скоби [19] выдвинул формулу Скоби: где h f — потеря напора на трение, L — длина круглой трубы, Q — объемный поток, а К с — эмпирический коэффициент.

Кроме того, существует множество других эмпирических формул, таких как формула Блазиуса [20] и формула Черчилля [21]. Формула Блазиуса подходит для числа Рейнольдса ниже 10 5 на основе результатов ряда экспериментов.Формула Черчилля может использоваться как в ламинарном, так и в турбулентном потоке.

Объемный поток зыбучих песков в Лонгде был рассчитан с использованием эмпирической формулы с общим значением эмпирических параметров, и результат показан в таблице 1. Фактический объемный поток зыбучих песков составляет 4 400–5 400 м 3 / ч ( Раздел 2.3). Как показано в таблице 1, результаты расчета формулы Шези и формулы Скоби далеки от фактического объемного потока, а результат формулы Хазена – Уильяма содержит фактический поток.Простая форма этих эмпирических формул способствует удобному использованию в инженерии. Однако есть два недостатка: с одной стороны, эмпирические формулы трудно подобрать в различных условиях бедствий. Формулу Хазена – Уильяма можно использовать для расчета объемного потока при бедствии с зыбучими песками Лонгде. Однако, если геологические условия давления, напора или диаметра скважины отличаются от условий катастрофы Лонгде, результаты расчетов по формуле Хейзена – Уильяма также могут отображаться с ошибками.С другой стороны, каждая формула имеет эмпирический параметр, который трудно определить в процессе расчета.

9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157– 915 5400
Формула Уравнение Общее значение эмпирических параметров (м / с) Q (м 3 8
Формула Хези 0,010–0,030 5,44–16,32 1537–4611
Формула Хейзена – Уильяма 100–140 15.40–21,56 4352–6093
Формула Скоби 0,3–0,6 0,48–0,70 137–1977
Фактический результат —

Таким образом, в этой статье был предложен универсальный вычислительный метод для зыбучих песков через ствол скважины. Формула Бернулли [22], формула Дарси – Вайсбаха [17], полуэмпирическая формула Никурадсе [23, 24] и формула Колебрука – Уайта [25, 26] были объединены для расчета объемного потока зыбучих песков.Кроме того, были проверены объемная концентрация, плотность и вязкость песчано-водяной смеси методом, применяемым в аналогичной технике. Универсальный вычислительный метод для расчета объемного потока может использоваться во всех бедствиях, связанных с зыбучими песками, через ствол скважины, что имеет определенное руководящее значение в технике.

2. Изображение прорыва воды и зыбучих песков в угольной шахте Лонгде
2.1. Процесс катастрофы
Угольная шахта

Лунде расположена на юго-западе от Юйлинь в провинции Шэньси в Китае, и форма этого поля похожа на пистолет, как показано на Рисунке 2.Этот район уязвим для долгосрочного воздействия полярного континента. В результате здесь замечательный континентальный климат, и в этой области преобладают пустыни и холмы.


В 14:30 17 сентября 2012 г. на угольной шахте Лонгде произошел прорыв воды и зыбучие пески через скважину. Группа геологов провела строительство кабельной скважины для центральной насосной. Неправильная статистика глубины бурения и попадание кабельной скважины прямо в подземное пространство без таких защитных мер, как стальной кожух и уплотнительное кольцо, привели к немедленному исчезновению буровой вышки в песчаном пласте и затоплению насосного отделения песком.Тогда центральная подстанция не могла нормально подавать электроэнергию. В результате вся угольная шахта была затоплена песком.

С 17 по 20 сентября, несмотря на то, что на угольной шахте Лонгде были приняты чрезвычайные меры, много песка попало в железную дорогу, даже в главный вал и вспомогательный ствол, как показано на Рисунке 3. Высота песчаной линии зыбучих песков, Главный и вспомогательный валы составляли 1227,1 м, 1081 м и 1100 м соответственно. Однако ватерлиния была всего на 1029 м ниже отметки песчаной линии главного и вспомогательного ствола.Это произошло главным образом потому, что эоловый песок превратился в жидкость со смазывающим действием воды.


2.2. Анализ объемного потока песка

Общий объем подземного пространства составил 488 000 м 2 3 в угольной шахте Лунде. Статистические данные очистки песка показали, что фактический объем песка составил 380 000 м 3 3 . 77,9% объема подземного пространства затоплено песком. После стихийного бедствия для защиты инфраструктуры, такой как площадь вентиляционной шахты, были приняты защитные меры; например, гравитационная плотина была построена из камня и бетона.И, исходя из геологических условий, зона проседания песка не имела конусного типа, а имела неправильный тип конуса (призмоид), как показано на Рисунке 4. Точки перегиба зоны проседания песка отслеживались после того, как стихийное бедствие произошло через 70,5 часов. На рис. 4 показан вид с воздуха на область проседания эолового песка. Точки перегиба регистрировались по координате Xi’an 80 [27]. Для иллюстрации исходная точка была преобразована в точку C1, как показано на рисунке 4.


2.2.1. Продолжительность бедствия

Координаты 7 точек перегиба показаны на рисунке 4. Предполагается, что две соседние точки находятся на прямой линии, а площадь обзора с воздуха рассчитывается по следующему уравнению: где A — площадь вид с воздуха, x — координата долготы (восток), а y — координата широты (север).

Результат расчета показывает, что площадь обзора с высоты птичьего полета составляет 22 019,75 м 2 до 70,5 ч после катастрофы, но она увеличивается только на 40 м 2 с 70.От 5 ч до 238,5 ч. Процентное изменение площади увеличивается только на 0,18%, что практически ничтожно. Таким образом, можно утверждать, что катастрофа в основном происходит в течение 70,5 часов.

2.2.2. Объем песка, погруженного в подземное пространство

Для получения объема зыбучих песков необходимо рассчитать объем области проседания песка. Следовательно, тип нерегулярного конуса или призмоидный тип может быть принят для представления области проседания песка на основе метода, описанного в [15]. Учитывая, что коэффициент трения песка постоянный, проверяют коэффициент трения, как показано на рисунке 5.Сила трения создается за счет силы тяжести и силы контакта между частицами. Уравнение коэффициента трения: k =, где θ может быть получено, как показано на рисунке 5, а среднее значение коэффициента трения k составляет 0,617.


Для расчета объема зоны проседания песка сначала устанавливается уравнение плоскости профиля каждой плоскости. Единообразная форма плоского уравнения выглядит следующим образом [28]: где a , b , c и e — параметры вычисления плоского уравнения.

Параметры уравнения плоскости для каждой плоскости профиля приведены в таблице 2. Объем рассчитывается по методике [29]. Общий объем просадки песков составляет 310 000 м 3 3 , что меньше статистических данных 380 000 м 3 3 по очистке от песка. Это можно объяснить тем, что объем песка легко меняется при разном ограничивающем давлении. Когда начинается очистка песка, ограничивающее давление почти равно нулю. Но сдерживающее давление грунтового песка увеличивается с глубиной.Уплотнительная часть песка приводит к тому, что объемные статистические данные площади просадки превышают очистку от песка. В заключение, эоловый песок погружается в подземное пространство угольной шахты Лонгде за 70,5 часа. Объем песка составляет от 310 000 м 3 до 380 000 м 3 , а объемный поток составляет от 4 400 м 3 / ч до 5 400 м 3 / ч.

4
Параметр C1-C2 C2-C3 C3-C4 C4-C5 C5-C778 915 915-915-915 C1573 C5-C778 C6 915 915-915-915
а 0.8750 0,0334 −0,0057 −0,0019 −0,0164 −0,0071 −0,3080
b 1.0000 0,00157815 1.0000 0,001578158115 0,0017 1,0000
c 2,1501 0,0552 -0,0185 0,0135 -0,0379 0,01180000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.0000
2.3. Анализ объемного потока воды

Уровень воды во вспомогательной шахте контролировался через 12 часов после аварии. На рис. 6 представлена ​​кривая изменения потока воды во вспомогательном валу во времени. Из рисунка видно, что объемный поток воды составил всего 12,291 м 3 / час после того, как катастрофа произошла через 12 часов.Оно уменьшилось до 0,500 м 3 / ч постепенно, когда произошло стихийное бедствие 30 часов. Если предположить, что вода поступала в главный вал, вспомогательный вал и воздушный вал с одинаковой скоростью, то площадь сечения главного вала, вспомогательного вала и воздушного вала составляла 17,813 м 2 , 22,873 м 2 и 28,260 м 2 соответственно, а общий объемный поток был в 3,014 раза больше вспомогательного вала. После того, как катастрофа произошла через 12 часов, общий объемный поток составил 37,05 м 3 / ч, тогда как он был всего 1.51 м 3 / ч после аварии 30 ч. В шахте также будет небольшой расход воды около 1,51 м 3 / ч без катастрофы. Следовательно, изменение потока объема воды, вызванное катастрофой, может быть незначительным.


В заключение, объемный поток песка составлял от 4400 до 5400 м 3 / ч, в то время как расход воды составлял всего 37,05 м 3 / ч. Объемный поток песка был намного больше, чем поток воды. Следовательно, можно подтвердить, что катастрофа из-за наплыва воды и зыбучих песков — это почти поток твердых частиц в угольной шахте Лонде.Jaeger et al. [30] и MiDi [31] также показали, что крошечные твердые частицы могут проявлять характеристики жидкости.

3. Полуэмпирический метод определения зыбучих песков в угольной шахте Лонгде
3.1. Обобщение бедствия с зыбучими песками

Фотография скважины и камеры после очистки показана на рисунке 7. Хорошо видно, что скважина не была повреждена в течение всего процесса бедствия с зыбучими песками, и бурильная труба осталась в скважине всю время. Профиль процесса зыбучих песков показан на Рисунке 8: (1) В земле находится слой эолового песка толщиной 30 м.Литология — алевритовый мелкозернистый песок с отчетливой вариацией мощности. Песчаный пласт представляет собой единый водоносный горизонт вместе с водоносным горизонтом группы Сара Вусу ниже. (2) Водоносный горизонт группы Сара Вусу является основным водоносным горизонтом угольной кровли. Основная литология представлена ​​алевритовым мелким песком, средне-крупным песчаником и суглинком. Приток единиц составляет от 0,0441 до 0,0569 л · с -1 · м -1 . Водоносный горизонт относится к водоносному горизонту с низкой обводненностью, как показано в Таблице 3. (3) Диаметр скважины составляет 325 мм при бедствии с зыбучими песками, включая встроенную бурильную трубу диаметром 75 мм.При этом скважина и бурильные трубы не пострадали. Следовательно, площадь поперечного сечения S , смоченный периметр × и гидравлический радиус R составляют 0,0785 м, 2, , 1,256 м и 0,0625 м, соответственно.



Уровень водности Высший Высокий Средний Низкий
−1 Низкая 6
9157 · М -1
> 5 1∼5 0.5∼1 <0,5
3.2. Построение вычислительного метода

Перед тем, как найти методы, используемые для зыбучих песков в угольной шахте Лонде, в первую очередь необходимо оценить текучесть потока песчано-водяной смеси, поскольку для расчета песчано-водяной смеси необходимо применять разные формулы. течение в различных жидкостных условиях. Например, поток легко получить с помощью точного аналитического решения в ламинарном потоке, в то время как турбулентный поток сложен, который должен быть рассчитан полуэмпирическим методом.Состояние жидкости можно оценить по числу Рейнольдса: где Re — число Рейнольдса, ρ — плотность, — скорость, d — диаметр, эквивалентный диаметр d = 4 R (в этой статье) , μ — динамическая вязкость.

Как правило, R e ламинарного потока ниже 2300, а Re турбулентного потока выше 2300. Никурадсе [23] разделил турбулентный поток на эффективно плавное течение, переходную область и грубое течение.

Когда поток является эффективно плавным, диапазон Re равен k s — высота шероховатости.

Когда поток находится в переходной области, диапазон Re составляет

Когда поток находится в бурном потоке, диапазон Re составляет

Скорость потока смеси песка и воды рассчитывается по вязкой формуле Бернулли [22] . Уравнение: где h w — потеря напора, z — третья декартова координата площади поперечного сечения, как показано на рисунке 9, p — относительное давление (абсолютное давление вычитает атмосферное давление. ) площади поперечного сечения, и — поправочные коэффициенты, которые связаны со скоростью площади поперечного сечения.Области 1-1 и 2-2 (показанные на Рисунке 9) одинаковы, поэтому приблизительно эквивалентны.


Из уравнения неразрывности механики жидкости [22], можно узнать, что существует связь между объемным потоком Q площади поперечного сечения 1-1 и 2-2 следующим образом:

скважина, пробуренная со стальной обсадной колонной, при этом площадь сечения S скважины остается неизменной и равна. Поток водно-песчаной смеси контактирует с воздухом в области 2–2.Относительное давление области 2-2 близко к нулю. Площадь 2-2 принимается за базовый уровень, а третья декартова координата z 2 равна нулю. Уравнение (10) упрощается до

. Потеря напора h w состоит из потери напора на трение h f и локальной потери напора h j . Из рисунка 9 видно, что ствол скважины представляет собой длинную прямую трубу с постоянной площадью сечения. Имеются только низкие локальные потери напора h j как на входе, так и на выходе.Из-за того, что значение h j намного меньше, чем h f , h j пренебрежимо мало. Итак, h w примерно равно h f . h f может быть выражено как [22], где l — это расстояние между областями 1-1 и 2-2, и это коэффициент сопротивления потоку, который может быть выражен различными уравнениями в различных условиях потока.

В ламинарном потоке уравнение имеет вид [33]

В эффективно плавном потоке уравнение имеет вид [24]

В переходной области уравнение имеет вид [25]

В грубом потоке уравнение имеет вид [23]

Из уравнений (15) — (17) можно узнать, что это связано только с Re в эффективно гладком потоке.относится только к k s в грубом потоке. относится к обоим и k s в переходной области.

Подставьте уравнение (13) в уравнение (12), и скорость можно выразить следующим образом:

В заключение, диаграмма вычислительной модели представлена ​​на рисунке 10. Скорость будет рассчитана при различных условиях потока после всех параметров потока. были определены. Тогда Re будет получено путем вычисления скорости.Наконец, условия потока будут проверяться с помощью Re один за другим, пока не будет определена правильная скорость.


3.3. Метод расчета

Расчетные параметры показаны в таблице 4. Плотность и вязкость эолового песка получены экспериментальным путем.

Давление воды ( Давление воды (МПа)
Параметры Плотность (кг / м 3 ) Динамическая вязкость (Па · с) Высота шероховатости (мм)
)
Значение 1652.89 9,25 0,1–0,4 0,187

Метод определения высоты шероховатости в Таблице 4 следующий: исследователи изучали разную высоту шероховатости различных пород, а также показано в Таблице 5. Высота шероховатости всех пород составляет от 0,9 до 16,2 мм. Камни в угольной шахте Лонгде в основном состоят из аргиллита и песчаника. Высота их от 1,0 до 5,3 мм без зыбучих песков.Но трудно добиться изменения высоты шероховатости в процессе зыбучих песков. Известно, что объемный поток зыбучих песков составляет примерно от 4400 до 5400 м 3 / ч, а скорость составляет примерно от 15 до 19 м / с. Высота шероховатости ствола скважины будет постепенно уменьшаться из-за высокоскоростного трения. Это явление похоже на шлифовальные образцы шлифовального круга, и обычная скорость шлифовального круга составляет 35 м / с (диаметр 200 мм и 3150 об / мин) [38]. Таким образом, явление при катастрофе с зыбучими песками можно описать следующим образом: скорость мала, а высота шероховатости вначале велика.Затем высота шероховатости постепенно уменьшается под непрерывным воздействием эолового песка, в то время как скорость увеличивается с уменьшением высоты шероховатости. Взаимодействие между скоростью и высотой шероховатости повторяется до тех пор, пока они, наконец, не достигнут стабильного значения. Поскольку скорость близка к скорости шлифовального круга, значение высоты шероховатости близко к минимальной высоте шероховатости технического стандарта, как показано в Таблице 6. Таким образом, значение 0,1 мм изменяется до 0,4 мм, что — минимальное значение высоты шероховатости, взятое за основу расчета полуэмпирической формулы в этой статье.

Тип породы Высота шероховатости (мм) Угол шероховатости (°)
 Seol et al. 915 Гнейс 1–7 1,1–8,0
Зайдель и Коллингвуд Глиняный камень, песчаник 1,7–16,2 1,9–18,9
915 Сланец, известняк и т. Д.9–6,6 1,0–7,6
Lee et al. Гранит, гнейс 1–4 1,1–4,6
Песчаник, андезит 1–3,5 1,1–4,0
Nam,1573,1573,3 Claystone78–4,11578
Известняк 3,2–3,7 3,7–4,2
916 Давление воды составляет а именно: рядом с местом бедствия зыбучие пески расположены 4 гидрологические скважины.Повышение уровня воды регистрируется апериодически, как показано на рисунке 11. Из рисунка можно узнать, что повышение уровня воды уменьшается в подземных сооружениях, но не уменьшилось резко из-за бедствия, связанного с зыбучими песками. Законы уменьшения водоносного горизонта аналогичны до и после бедствия с зыбучими песками. Поэтому в качестве значения высоты уровня воды расчетным методом выбрано среднее значение данных наблюдений 4 гидрологических скважин 29 октября. А отметка уровня воды в водоносном горизонте h 1 составляет 1,198.20 м, а высота кровли водоносного горизонта h 2 составляет 1179,15 м. Давление воды можно получить в соответствии с законом Паскаля:


Из уравнения (19) давление воды в кровле водоносного горизонта p 1 составляет 0,187 МПа.

Принимая z 1 равным 157 м, p 1 равным 0,187 МПа, ρ s равным 1,652,89 кг / м 3 в уравнении (12), можно получить что h w и h f равны 168.54 м и эквивалентный диаметр d = 4 R равен 0,25 м. Принимая вышеуказанные параметры в уравнение (18),

Скорость вычисляется по одновременным Уравнениям (6), (14) и (20), Уравнениям (6), (15) и (20), Уравнениям (6). ), (16) и (20), а также уравнения (17) и (20), когда поток смеси песка и воды является, соответственно, ламинарным потоком, эффективно плавным потоком, переходной зоной и грубым потоком. Результаты расчетов представлены в таблице 7, из которой видно, что течение водно-песчаной смеси относится к переходной области, а скорость и объем равны 15.От 32 до 17,78 м / с и от 310 000 до 350 000 м 3 соответственно. Объемный результат содержится в фактическом результате от 310 000 до 380 000 м 3 3 .

тех. Технический стандарт
Китай 0.4 GB1031-83
США 0,1 BS1134-61 / ASAB46.1-62
Швейцария 0,2 VSM10321-62
0,13 Италия 60
Япония 0,4 JISB0601-70
Польша 0. 32 PN58 / M042-51
10 4 15
Состояние потока Ламинарный поток Эффективно плавный поток Переходная область Грубый поток
21.14 15,32–17,78 15,43–18,19
Re 2,62 × 10 9 9,44 × 10 5 6,84 × 10 5 ,94 × 10 5 –8,13 × 10 5
Диапазон Re <2300 4000–4,23 × 10 4 /2,01 × 10 5 4,23 × 10 4 /2.01 × 10 5 –2,95 × 10 6 /1.44 × 10 7 > 2,95 × 10 6 / 1,44 × 10 7
Результат проверки Неправильно Неправильно Правильно Неправильно
4. Обсуждение

Так как водоносный горизонт угольной кровли относится к водоносному горизонту с низкой водностью на угольном месторождении Лонгде, поток песчано-водной смеси можно рассматривать как поток твердых частиц эолового песка. Тем не менее, даже в пустынной местности могут быть водоносные горизонты с высокой или более высокой водностью (Таблица 3).В этот момент объемная концентрация песка C в смеси песка и воды будет уменьшаться, а плотность и вязкость µ в уравнении (3) будут изменяться с изменением объемной концентрации песка. Для того, чтобы целесообразно применить метод расчета в данной работе, тестируются плотность ρ и вязкость μ песчано-водяной смеси с различной объемной концентрацией песка.

4.1. Плотность потока смеси песка и воды

Получены результаты теста плотности для различных C , как показано на рисунке 12.Видно, что плотность водно-песчаной смеси сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением объемной концентрации песка. Максимальное значение составляет 2095,81 кг / м 3 при объемной концентрации песка 0,78. Когда объемная концентрация песка превышает 0,78, плотность смеси песка и воды постепенно уменьшается, в то время как объемная концентрация песка стремится к 1, плотность стремится к 1,652,89 кг / м 3 , что является сухой плотностью эолового песка. .


4.2. Динамическая вязкость
μ смеси песка и воды

Проверяется динамическая вязкость μ смеси песка и воды, как показано на рисунке 13. Максимальное соотношение вязкости смеси песка и воды составляет 9,70, а Коэффициент вязкости сухого песка 9,23. Результаты испытаний подогнаны. Когда S ниже 0,49, уравнение аппроксимации имеет вид, где μ 0 — вязкость воды.


Когда S находится между 0,49 и 0.78, уравнение аппроксимации:

Предполагается, что эолового песка достаточно в грунте. Высота шероховатости 0,4 мм. Значения высоты водяного напора z , давления p и диаметра бурения d оцениваются в соответствии с подходом, описанным в разделе 3. Получены результаты расчета скорости в условиях различных объемных концентраций песка, как показано на рисунке 14. Можно знать, что скорость уменьшается с увеличением объемной концентрации песка, и общая тенденция близка к прямой.Можно объяснить, что как плотность в знаменателе уравнения (6), так и вязкость в числителе уравнения (6) увеличиваются с увеличением объемной концентрации песка. Но увеличение вязкости больше, чем у плотности; таким образом, как Re, так и скорость имеют тенденцию уменьшаться с увеличением объемной концентрации песка. Подводя итог, при одинаковой высоте неровностей, чем выше водоносный горизонт водоносности, тем меньше будет объемная концентрация песка (Таблица 3).Следовательно, скорость водно-песчаной смеси будет увеличиваться с увеличением водоносности водоносных горизонтов, и тогда произойдет катастрофа более крупного масштаба.


5. Заключение

Универсальный вычислительный метод был построен с использованием формулы Бернулли, формулы Дарси – Вайсбаха, полуэмпирической формулы Никурадсе и формулы Колебрука – Уайта для расчета объема зыбучих песков. На основании экспериментальных результатов проанализированы законы изменения плотности и динамической вязкости при различных свойствах выхода воды.Обсуждалось влияние водоотдачи на объемный поток: (1) Видно, что общий объем зыбучих песков составляет от 310 000 м 3 до 380 000 м 3 , а продолжительность бедствия с зыбучими песками составляет около 70,5 ч от статистические результаты очистки песка и закономерности изменения площади проседания песка во времени. (2) Величина объемного потока воды намного меньше, чем объемного потока песка. Водно-песчаную смесь можно рассматривать как сухой песок при наливе воды в Лонгде и бедствии с зыбучими песками.(3) Объем песка между 310 000 м 3 и 350 000 м 3 , т. Е. Рассчитанный универсальным вычислительным методом, содержится с фактическим результатом между 310 000 м 3 и 380 000 м 3 . ( 4) Как плотность, так и динамическая вязкость песчано-водяной смеси увеличиваются с увеличением объемной концентрации песка. При фиксированном значении напора воды, высоты неровностей и диаметра ствола скважины скорость уменьшается с увеличением объемной концентрации песка, что означает, что объемная концентрация песка будет меньше, а скорость будет выше под водоносным горизонтом с более высоким уровнем плотности.

Обозначение
9153
A: Площадь проседания песка
ρ: Плотность
C: Концентрация Объем песка Объем : Объемный поток
d: Диаметр скважины
R: Гидравлический радиус
h

8		 w: потеря напора w: Re: Число Рейнольдса
h f: Потери напора на трение
S: Площадь поперечного сечения

9017 9157 потеря напора

μ: Динамическая вязкость
Дж: 9019 0 Гидравлический уклон
Скорость
k: Коэффициент трения
χ: 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 9157 высота
z: Третья декартова координата площади поперечного сечения
L: Длина круглой трубы
Коэффициент гидравлического сопротивления
Относительное давление.
Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в дополнительные информационные файлы.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№№ 51708185, 51778215 и 51504081) и Фондом докторов Политехнического университета Хэнань (№№ B2017-51 и B2017-53).Авторы выражают признательность за финансовую помощь.

Дополнительные материалы

Поверхность песчаного карьера (Таблица 1), поток объема воды (Таблица 2), ватерлиния водоносного горизонта Вусу (Таблица 3), плотность потока смеси песка и воды (Таблица 4) и динамическая вязкость песка расход водяной смеси (таблица 5). Ранее опубликованные данные, диаметр ствола скважины, диаметр бурильной трубы и высота неровности ствола скважины, были использованы для поддержки этого исследования и доступны по адресу doi: 10.1007 / s10064-014-0714-5 и doi: 10.1016 / j.ijrmms. 2007. 09.008. Эти предыдущие исследования цитируются в соответствующих местах в тексте как ссылки [16, 37]. (Дополнительные материалы)

Литейный песок — Описание материала — Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожного покрытия

ЛИТЕЙНЫЙ ПЕСОК Материал Описание

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Литейный песок состоит в основном из чистого высококачественного кварцевого или озерного песка однородного размера, который используется для формирования форм для отливок из черных (чугун и сталь) и цветных (медь, алюминий, латунь) металлов.Несмотря на то, что эти пески чисты перед использованием, после литья в них может содержаться черная металлургия (черная металлургия), на долю которой приходится примерно 95 процентов формовочного песка, используемого для литья. Автомобильная промышленность и поставщики ее запчастей являются основными производителями формовочного песка.

Наиболее распространенный процесс литья, используемый в литейной промышленности, — это система литья в песчаные формы. Практически все формы для литья черных металлов в песчаные формы относятся к типу сырого песка. Зеленый песок состоит из высококачественного кварцевого песка, примерно на 10 процентов бентонитовой глины (в качестве связующего), от 2 до 5 процентов воды и примерно на 5 процентов морского угля (углеродсодержащая добавка в форму для улучшения отделки отливки).Тип отливаемого металла определяет, какие добавки и какая градация песка будут использоваться. Зеленый песок, используемый в процессе, составляет более 90 процентов используемых формовочных материалов. (1)

В дополнение к формам из сырого песка также используются химически связанные системы литья в песчаные формы. Эти системы включают использование одного или нескольких органических связующих (обычно запатентованных) в сочетании с катализаторами и различными процедурами отверждения / схватывания. Литейный песок составляет около 97 процентов этой смеси.Химически связанные системы чаще всего используются для «стержней» (используемых для создания полостей, которые нецелесообразно производить обычными операциями формования) и для форм для отливок из цветных металлов.

Считается, что годовое образование литейных отходов (включая пыль и отработанный формовочный песок) в Соединенных Штатах составляет от 9 до 13,6 миллионов метрических тонн (от 10 до 15 миллионов тонн). (2) Обычно требуется около 1 тонны формовочного песка на каждую тонну произведенной отливки из чугуна или стали.

Дополнительную информацию о производстве и использовании отработанного формовочного песка в строительных материалах можно получить по адресу:

Американское общество литейщиков, Inc.

Государственная ул. 505,

Des Plaines, Иллинойс 60016-8399

ОПЦИИ ТЕКУЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ

Переработка

В типичных процессах литья песок из разрушенных форм или стержней может быть восстановлен и использован повторно.Упрощенная диаграмма, изображающая поток песка в типичной системе формования сырого песка, представлена ​​на Рисунке 7-1. Некоторое количество нового песка и связующего обычно добавляют для поддержания качества отливки и восполнения потерь песка во время обычных операций. (3)

Рисунок 7-1. Упрощенная схема системы плесени из зеленого песка.

Имеется мало информации о количестве формовочного песка, который используется для целей, отличных от внутризаводской рекультивации, но отработанный формовочный песок использовался в качестве заменителя мелкозернистого заполнителя в строительстве и в качестве сырья для печей при производстве портландцемента.

Утилизация

Большая часть отработанного формовочного песка от операций с зеленым песком вывозится на свалки, иногда используется в качестве дополнительного укрывного материала на свалках.

ИСТОЧНИКИ РЫНКА

Литейный песок можно получить непосредственно на литейных заводах, большинство из которых расположены в штатах Среднего Запада, включая Иллинойс, Висконсин, Мичиган, Огайо и Пенсильванию.

Литейный песок перед использованием представляет собой однородный материал.Однако отработанный материал часто содержит металл из литейной формы, а также кристаллизатор с увеличенными размерами и материал стержня, содержащий частично разрушенное связующее. Отработанный формовочный песок может также содержать некоторые вымываемые загрязнители, включая тяжелые металлы и фенолы, которые поглощаются песком в процессе формования и операций литья. Фенолы образуются в результате высокотемпературного термического разложения и перегруппировки органических связующих в процессе разливки металла. (4) Присутствие тяжелых металлов вызывает большую озабоченность в литейных песках цветных металлов, полученных на предприятиях по литью цветных металлов. (5) Отработанный формовочный песок от литейных производств латуни или бронзы, в частности, может содержать высокие концентрации кадмия, свинца, меди, никеля и цинка. (3)

ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБРАБОТКЕ НА ДОРОГАХ

Асфальтобетон и жидкий заполнитель

Литейный песок используется в качестве заменителя мелкого заполнителя в асфальтобетонных смесях. Он также использовался в качестве замены мелкого заполнителя в приложениях с текучей (или с контролируемой плотностью) наполнением.

Перед использованием отработанный формовочный песок необходимо измельчить или просеять для уменьшения или отделения негабаритных материалов, которые могут присутствовать. Обычно необходимо накапливать запасы достаточного размера, чтобы можно было производить единообразный и однородный продукт (т. Е. Ежедневные колебания характеристик материала можно преодолеть путем смешивания в сравнительно большом запасе).

Поскольку на небольших литейных предприятиях образуется лишь небольшое количество отработанного формовочного песка, этим операторам, как правило, будет необходимо транспортировать отработанный песок в центральное хранилище, куда поступает песок с группы заводов, прежде чем передавать его конечному пользователю.

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА

Физические свойства

Типичные физические свойства отработанного формовочного песка из систем сырого песка перечислены в Таблице 7-1.

Гранулометрический состав отработанного формовочного песка очень однороден, примерно от 85 до 95 процентов материала имеет размер сита от 0,6 до 0,15 мм (№ 30 и № 100). Можно ожидать, что от 5 до 12 процентов формовочного песка будет меньше 0.075 мм (сито № 200). Форма частиц обычно бывает от субугловой до округлой. Было обнаружено, что градации отработанного формовочного песка слишком мелкие, чтобы удовлетворять некоторым спецификациям для мелкозернистого заполнителя.

Формовочный песок Spend имеет низкую абсорбцию и не пластичен. Было обнаружено, что заявленные значения абсорбции широко варьируются, что также может быть связано с присутствием связующих и добавок. (3) Содержание органических примесей (особенно из систем связующего морского угля) может варьироваться в широких пределах и может быть довольно высоким.Это может помешать его использованию в приложениях, где могут быть важны органические примеси (например, заполнитель для бетона на портландцементе). (4) Установлено, что удельный вес формовочного песка варьируется от 2,39 до 2,55. Эта изменчивость объясняется изменчивостью содержания мелких частиц и добавок в разных образцах. (3) Обычно формовочные пески сухие с содержанием влаги менее 2 процентов. Сообщалось о большой доле комков глины и рыхлых частиц, которые приписываются кускам, связанным с формованным песком, которые легко разрушаются в ходе процедуры испытания. (3) Изменение проницаемости, перечисленное в Таблице 7-1, является прямым результатом доли мелких частиц в отобранных пробах.

Химические свойства

Отработанный формовочный песок состоит в основном из кварцевого песка, покрытого тонкой пленкой обожженного углерода, остаточного связующего (бентонит, морской уголь, смолы) и пыли. В таблице 7-2 приведен химический состав типичного образца отработанного формовочного песка, определенный с помощью рентгеновской флуоресценции.

Кремнеземный песок является гидрофильным и, следовательно, притягивает воду к своей поверхности.Это свойство может привести к повреждению, вызванному воздействием влаги, и связанным с этим проблемам со снятием изоляции с асфальтового покрытия. Для устранения таких проблем могут потребоваться добавки, препятствующие слипанию.

В зависимости от связующего и типа металлического литья, pH отработанного формовочного песка может варьироваться от примерно 4 до 8. (7) Сообщалось, что некоторые отработанные формовочные пески могут вызывать коррозию металлов. (5)

Из-за присутствия фенолов в формовочном песке существует некоторая обеспокоенность тем, что осадки, просачивающиеся через отвалы, могут мобилизовать выщелачиваемые фракции, что приведет к выбросам фенола в поверхностные или грунтовые воды.Источники и запасы формовочного песка должны контролироваться, чтобы оценить необходимость установления контроля за потенциальными выбросами фенола. (4,6,7)

Таблица 7-1. Типичные физические свойства отработанного сырого формовочного песка.

Имущество Результаты Метод испытаний
Удельный вес (3) 2,39 — 2,55 ASTM D854
Насыпная относительная плотность, кг / м 3 (фунт / фут 3 ) (7) 2590 (160) ASTM C48 / AASHTO T84
Поглощение,% (1,3,7) 0.45 ASTM C128
Влагосодержание,% (3) 0,1 — 10,1 ASTM D2216
Куски глины и рыхлые частицы (1,3) 1–44 ASTM C142 / AASHTO T112
Коэффициент проницаемости (см / с) (3) 10 -3 -10 -6 AASHTO T215 / ASTM D2434
Предел пластичности / индекс пластичности (7) Непластический AASHTO T90 / ASTM D4318

Таблица 7-2.Химический оксидный состав пробы литейного песка,%. (1)

Составляющая Значение (%)
SiO 2 87,91
Al 2 O 3 4,70
Fe 2 O 3 0,94
CaO 0,14
MgO 0.30
СО 3 0,09
Na 2 O 0,19
К 2 О 0,25
TiO 2 0,15
П 2 О 5 0,00
Mn 2 O 3 0,02
SrO 0.03
LOI 5,15 (0,45 — 9,47) (1)
2,1 — 12,1 (3)
ИТОГО 99,87

Механические свойства

Типичные механические свойства отработанного формовочного песка перечислены в Таблице 7-3. Отработанный формовочный песок имеет хорошие характеристики долговечности, измеренные тестами на истирание (8) с низким уровнем абразивности Micro-Deval и на потерю прочности на сульфат магния (9) .Испытание на истирание Micro-Deval — это испытание на истирание / истирание, при котором образец мелкого заполнителя помещается в сосуд из нержавеющей стали с водой и стальными подшипниками и вращается со скоростью 100 об / мин в течение 15 минут. Было установлено, что процент потерь очень хорошо коррелирует с чистотой сульфата магния и другими физическими свойствами. Недавние исследования показали относительно высокую потерю прочности, которая связана с потерями связанного песка, а не с разложением отдельных частиц песка. (3) Сообщается, что угол сопротивления сдвигу (угол трения) формовочного песка находится в диапазоне от 33 до 40 градусов, что сопоставимо с таковым у обычных песков. (3)

Таблица 7-3. Типичные механические свойства отработанного формовочного песка.

Имущество Результаты Метод испытаний
Потери на истирание при микродевале,% (5) <2–
Потеря прочности на сульфат магния,% 5-15 (1,5)
6 — 47 (3) 		ASTM C88
Угол трения (град.) (3) 33-40–
Калифорния Коэффициент подшипника,% (3) 4-20 ASTM D1883

ССЫЛКИ

  1. Американское общество литейщиков. Альтернативное использование песка из литейных отходов . Заключительный отчет (Фаза I), подготовленный Американским обществом литейщиков для Министерства торговли и общественных дел штата Иллинойс, Дес-Плейнс, Иллинойс, июль 1991 г.

  2. Коллинз Р. Дж. И С. К. Цесельски. Переработка и использование отработанных материалов и побочных продуктов в строительстве автомобильных дорог, Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог, Синтез практики автомобильных дорог 199, Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1994.

  3. Джавед, С. и К. В. Ловелл. Использование формовочного песка при строительстве автомобильных дорог . Совместный проект по исследованию автомобильных дорог № C-36-50N, Департамент гражданского строительства, Университет Пердью, июль 1994 г.

  4. MOEE. Отработанный литейный песок — исследование альтернативного использования . Отчет подготовлен John Emery Geotechnical Engineering Limited для Министерства окружающей среды и энергетики Онтарио и Канадской ассоциации литейщиков, Queen’s Printer для Онтарио, июль 1993 г.

  5. MNR. Сохранение минеральных заполнителей — повторное использование и переработка. Отчет, подготовленный John Emery Geotechnical Engineering Limited для Секции агрегатов и нефтяных ресурсов, Министерство природных ресурсов Онтарио, Queen’s Printer для Онтарио, февраль 1992 г.

  6. Ham, R.K., W.C. Boyle, E.C. Engroff и R.L. Fero. «Определение присутствия органических соединений в продуктах выщелачивания литейных отходов», Modern Casting . Американское общество литейщиков, август 1989 г.

  7. Джонсон, К. К. «Фенолы в литейных отходах», Modern Casting . Американское общество литейщиков, январь 1981 г.

  8. Министерство транспорта Онтарио. Устойчивость мелкозернистого заполнителя к истиранию в аппарате MicroDuval , LS-619, Министерство транспорта Онтарио, Онтарио, Канада, 1996.

  9. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта. Стандартный метод испытаний, «Прочность агрегата при использовании сульфата натрия или сульфата магния», Обозначение AASHTO: T104, Тесты части II, 14-е издание, 1986.

    Добавить комментарий

    Copyright © 2024 Магазин "Мебель для Вас" (г. Сызрань) / Мебель для Вас. Все права защищены.
    Карта сайта