Når saltet møter vegen. Ap 1 Salt SMART

Transkript

1 Når saltet møter vegen Ap 1 Salt SMART

2 Arbeidspakke 1 Salt SMART Optimalisering og alternative metoder Fokus: Sett fra vegsida Saltets (kjemikaliers) hensikt Virkning på veg- og kjøreforhold

3 Grunnlaget for Arbeidspakke 1 Inndeling av vegnettet i soner Rød sone: Gul sone: Salting/kjemikaliebruk er større enn området tåler Trenden viser øking av forbruk eller saltnivå som på sikt vil føre til skader Grønn sone: Salting/kjemikaliebruk kommer ikke i konflikt med naturverdier Vi må fylle verktøykassa for å håndtere disse sonene Vi trenger kunnskap og metoder

4 Mål for Arbeidspakke 1 Det skal utarbeides konkrete forslag til metoder som gir en optimalisering/reduksjon av saltforbruket og alternative metoder for bruk på strekninger med spesielle miljøkrav. Generell optimalisering/reduksjon av saltforbruk (grønn sone) Forslag til tiltak som gir vesentlig reduksjon av saltforbruket (gul sone eller rød sone) Forslag til alternative metoder til salt (rød sone)

5 Delprosjekter Ap1 Ap1-1 Grunnkunnskap om kjemikalier i vinterdriften Ap1-2 Levetid av ulike spredemetoder Ap1-3 Salting under snøvær Ap1-4 Alternative kjemikalier Ap1-5 Tilsettingsstoffer til salt Ap1-6 Mekanisk fjerning av snø

6 Grunnkunnskap

7 Introduksjon Såpeglatte veier Snø skaper kaos Det var svært glatt på ulykkestedet Det er viktig å forså dette materialet, og de prosesser som foregår på vegbanen

8 Introduksjon Egenskaper av snø og is Snø/is og salt Saltmengden på veg etter utstrøing

9 Snø og is.. Varme greier Når har et fast stoff det varmt?

10 Snø og is.. Varme greier Absolutte maksimum?? smeltepunktet Absolutte nullpunktet

11 Snø og is.. Varme greier 1 smeltepunktet 0 Absolutte nullpunktet En skala som er lik for alle faste stoffer

12 Snø og is.. Varme greier +30 C

13 Snø og is.. Varme greier 100 C +30 C

14 Snø og is.. Varme greier 730 C 100 C +30 C

15 Snø og is.. Varme greier Snø / -10 C 730 C 100 C +30 C Snø og is er veldig varm, fordi den er nær sitt smeltepunkt

16 Konsekvenser - friksjon

17 Konsekvenser - polering

18 Konsekvenser - kompaktering

19 Konsekvenser - frysepunkt

20 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C Tvinge is til å smelte Forhindre at snø kompakteres / festes

21 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C

22 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C

23 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C 0,3 mm vann

24 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C

25 Snø/is og salt Holde vann flytende under 0 C Vi har mer ågåpå enn fasediagrammet tilsier. Hvor mye mer? Praktiske forsøk Labforsøk Teori

26 Saltmengden på veg etter utstrøing Effekten av salt er avhengig av mengden Ønsker at mest mulig av utspredd salt ligger på vegen Hva påvirker saltmengden på veg etter utstrøing? Når må en gjøre nye tiltak

27 Saltmengden på veg etter utstrøing Tre prosesser: 1. Initial tap Tap under utstrøing 2. Oppløsning av salt Salt løses opp på vegbanen 3. Tap av salt Tapsmekanismer etter utstrøing

28 Mekanismer som fjerner salt fra vegbanen Tre mekanismer gir tap av salt: Saltet blåser av (blow-off) Saltet spruter av (spray-off) Avrenning (run-off) Blow-off Spray-off Run-off

29 Mekanismer som fjerner salt fra vegbanen Viktige parametere som påvirker mekanismene: Mekanisme Vær Trafikk Vegen Vind Mengde Tekstur Blow-off Mengde vann på veg - nedbør Fart Kjøretøy sammensetning Spray-off Vind Mengde vann på veg - nedbør Mengde Fart Kjøretøy sammensetning Tekstur Spor Run-off Mengde vann på veg - nedbør Tekstur Spor Tverrfall

30 Eksempel på feltobservasjon på våt veg Vannmengde på veg 1200 water on road surface [gr/m 2 ] right wheel track between wheel tracks acc. traffic Saltmengde på veg salt amount [g/m 2 ] right wheel track between wheel tracks i ht h l t k Salting: 30 g/m 2, befuktet salt Salting 30 gr/m 2 acc. traffic

31 Fuktig versus våt vegbane Våt vegbane: 25 Høy maks saltmengde salt amount [gr/m 2 ] moist wet Hurtig tap av salt Spray-off antas dominerende Fuktig vegbane: 5 Lavere maks saltmengde acc. traffic Lavere tapsrate Blow-off antas dominerende

32 Saltmengden etter utstrøing Mengden vann på vegbanen er sentral parameter påvirker hvor mye salt som løser seg opp påvirker hvordan og hvor mye som tapes Observer svært kort varighet på våt veg Identifisere mekanismene for å få minst mulig tap av salt til omgivelsene: tilsettingsstoffer spredemetoder kosting/mekanisk fjerning???

33 Levetid av ulike spredemetoder Avdelingsingeniør Anders Svanekil Tek-T Salt SMART

34 Innhold Min bakgrunn Prosjektets målsetning Restsaltmåling dokumentasjon Resultater Feltforsøk Resultater Driftsforsøk

35 Prosjektets målsetning Anbefaling om hvilken spredemetode som har lengst levetid under ulike vær- og føreforhold Revidere salttabellen

36 Ny restsaltmåler Sobo20 - Måler over lite areal Vannstøvsuger - Nytt prinsipp - Sliter med uoppløst salt - Prøve og feile - Usikkerhet hvor mye av uoppløst salt som måles - Lovende resultater så langt Gode resultater innledningsvis, ikke holdbart ute i felt.

37 Hva påvirker varigheten av ett salttiltak? Vær/føreforhold Nedbør Trafikkforhold ÅDT T.T Spor, ujevnhet, tverrfall Vegdekke Struktur, porøsitet Type Intensitet Mengde Resultat brøyting/ fuktighet før tiltak Temperatur Spredemetode Spredemengde Veg Luft Salttype Kornstørrelse

38 Levetid ulike spredemetoder

39 Feltforsøk Måling av restsalt Tett oppfølging etter tiltak God kontroll av trafikk Registrerer vær, vind, føre, temperaturer 3-6 km strekning

40 Resultater så langt

41

42

43

44 Driftsforsøk Rode 1: Varmbefuktet salt (70/30) Rode 2: Befuktet salt (70/30 med løsning) Rode 3: Saltløsning (+ slapsekaren dersom det er forhold til rette for dette)

45 Rode 1 Ca. 174 t salt rapportert Fordeling saltemetode rode 1, [saltemetode; mengde i tonn; mendge i prosent] Slurry/varmbefuktet salt; 8,67; 5 % Slurry; 31,20; 18 % Ca. 260 t faktisk forbruk (R12) Estimat basert rodelengde og i forhold til total lengde for alle rodene ca. 33 % Faktisk forbruk 2007/2008 for rode 1 stod for ca. 32 % av total. Befuktet salt, kaldt vann; 0,00; 0 % Befuktet salt, saltløsning; 0,00; 0 % Befuktet salt, varmt vann; 62,24; 36 % Tørt salt; 66,92; 38 % Saltløsning; 5,20; 3 % Rapporteringsgrad = ca. 67 % Ca. 79 % av tiltak er preventive Varmbefuktet salt under 29 av 71 tiltak ca. 41 % av antall tiltak og rapportert saltforbruk

46 Oppsummering? Preventiv salting Saltbruk er avhengig av mest mulig fjerning av snø/slaps før tiltak Foto: Bård Nonstad Trondheim 2009

47 Pause

48 Reduksjon av saltforbruk med tilsetningsstoffer

49 Ideen Tilsett en stoff til saltet og få økt ytelse: Økt kjemisk/fysisk virkning Bedre vedheft til vegbane Mindre tap under utlegging Økt levetid Lavere brukstemperatur Bedre synlig Ja takk, begge deler Hvor mye av dette er realistisk?

50 Målsetting AP1-5 Øke forståelse hvordan tilsetningsstoffer virker og muligheter for å redusere saltforbruket Dokumentere virkningen Dokumentere driftserfaringer

51 Aktiviteter Litteraturstudiet Feltforsøk Bodø Driftserfaringer

52 Feltforsøk i Bodø SVV / Mesta prosjekt Firefeltsveg ± ÅDT 6% tungtrafikk 70 km/h Kystklima Preventive tiltak Saltløsning Tett oppfølging

53 Eksperimentelle detaljer Effekten av mengde vann på veg Tørr vegbane Blow-off Våt vegbane sprut

54 Resultater 5 kasuser 3 våt 2 opptørking / tørr 1931 saltmålinger 276 vannmålinger

55 Kasus 2 våt vegbane

56 Kasus 2 våt vegbane Etter 1 time / 1000 kjøretøy

57 Kasus 5 Opptørking av fuktig veg

58 Kasus 5 Opptørking av fuktig veg

59 Kasus 5 Opptørking av fuktig veg referanse test 24 timer / kjøretøy

60 Kasus 5 Opptørking av fuktig veg referanse

61 Viderearbeid Tilsett en stoff til saltet og få økt ytelse: Økt kjemisk/fysisk virkning Bedre vedheft til vegbane Mindre tap under utlegging Økt levetid Lavere brukstemperatur Bedre synlig

62 Alternative kjemikalier

63 Alternative kjemikalier Utgangspunkt for Salt SMART: Miljøproblemer knyttet til saltbruk Et alternativ kjemikalie må løse miljøproblem og ikke skape nye

64 Aktuelle kjemikalier til bruk på veg To hovedgrupper 1. Mineralske salter - Natriumklorid (NaCl) - Magnesiumklorid (MgCl 2 ) - Kalsiumklorid (CaCl 2 ) 2. Organiske salter - Kalsium magnesium acetat (CMA) - Kaliumformeat -Natriumformeat - Andre acetater og formeater

65 Aktiviteter En teoretisk analyse Alex Klein-Paste Masteroppgave NTNU Gjermund Dahl Litteraturstudium (pågår)

66 Teoretisk analyse Alex Klein-Paste En analyse basert frysepunktnedsettelse En sammenligning av fasediagram til alternative kjemikalier og NaCl Beregning av en forbruksfaktor: Mengden kjemikalie relativt til NaCl som er nødvendig for å få samme frysepunktnedsettelse

67 Teoretisk analyse Alex Klein-Paste Forbruksfaktor: forbruksfaktor Hvor mye kjemikalie trengs sammenlignet med NaCl for ulik frysepunktnedsettelse Organiske kjemikalier har gjennomgående dårligere effekt enn NaCl MgCl 2 og CaCl 2 bedre effekt enn NaCl

68 Masteroppgave NTNU Gjermund Dahl Utprøving av alternative kjemikalier for vinterdrift av veger Teoretisk analyse, labforsøk og feltforsøk Utgangspunkt, 3 hensikter for bruk av salt: Anti-kompaktering av snø Frysepunktnedsettelse, anti-ising Smelting av is, de-ising Kjemikalier: NaCl CMA Sukker Aviform, kaliumformeat (flytende)

69 Masteroppgave NTNU Gjermund Dahl Utarbeidelse av laboratorieforsøk for å teste mekaniske egenskaper til snø Vanskelig å dokumentere forskjeller mellom ulike kjemikalier Får ganske like resultater hvis en kompenserer for ytelsesfaktor Et behov for å videreutvikle testoppsett

70 Masteroppgave NTNU Gjermund Dahl Laboratorieforsøk med frysepunktsmålinger og smeltekapasitet viser samme tendens som teorien tilsier Trenger større mengder for alternative kjemikalier for å oppnå samme effekt som NaCl

71 Videre arbeid Ut fra miljøvurderinger (Ap2) og kunnskap fra Ap1 finne om det er noen kjemikalier (miljøet bestemmer) Hvis noen er aktuelle: Feltforsøk?

72 Mekanisk fjerning av snø og is Avdelingsingeniør Anders Svanekil Tek-T Salt SMART

73 Innhold Målsetning med prosjektet Trinnvis prosses for valg av utstyr Resultater fra Vålerbanen og sporslitt veg Vegen videre

74 Målsetning Utvikle et konsept for bar veg strategi med redusert saltbruk i kombinasjon med forsterket mekanisk rydding

75 Trinnvis prosess Invitasjon vinter 2008 Utstyrstest mars Vålerbanen Valg av utstyr til kontraktene Uttesting Vinteren 2009/10 og 2010/11

76 Invitasjon I tillegg til annonsen ble disse firmaene direkte tilskrevet: Øveraasen AS Schmidt Norge AS Hesselberg AS Veim AS Sigurd Stave Maskin AS Tellefsdal AS Grindvold AS Asfalt og Betongsmaskiner AS Pon Equipment AS

77 Utstyrstest Følgende utstyr var med på utstyrstest på Vålerbanen: Slapsekaren, etterhengende kost og saltløsningsspreder. Tilhørende Statens vegvesen og til daglig stasjonert i Egersund Jet Broom fra Boschung, komplett utstyr med plog, børste, blåsefunksjon og saltspreder. Ombygd RSS 200, etterhengende kost fra Øveraasen AS Modifisert høvel med en grind med slapseskjær der høvelskjæret normalt sitter, levert av Pon Equipment i samarbeid med Tellefsdal AS Alle de fire utstyrene ble testet på snø og slaps på Vålerbanen på et jevnt asfaltdekke mars. På slaps ble det kjørt med ulike slapsemengder og ulike hastigheter. 31. mars ble det gjort en ny test med utstyrsenhetene fra Øveraasen og Pon Equipment på sporslitt veg for å se hvordan asfaltspor påvirker ryddeevnen.

78

79

80 Resultater Vålerbanen Seks tester: - 1 på kram snø 40 km/t - 5 på slaps, 2-6 cm 30, 40 og 50 km/t Sammenstilling av resultater fra ulike tester på snø og sløps Restsnø (kg/m 2 ) ,6 0,5 0,4 0,1 0,1 Forsøk 2: kram snø 1,4 1,1 0,9 0,6 0,7 0,7 0,8 0,4 0,5 0,5 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 Forsøk 3: 5 cm slaps Forsøk 4: 3 cm slaps Pon Cat Høvel RSS 200 Jet Broom Slapsekaren Forsøk 5: 6 cm slaps Forsøk 6: 5 cm slaps

81 Effektivitet Restsnø og hastighet for ulikt for utstyr ulikt for utstyr mekanisk for mekanisk fjerning fjerning av snø og av slaps snø og slaps Slapsemengde Effektivitet før tiltak Arbeidshastighet Slapsemengde etter tiltak Hastighet Restsnø kg/m (km/t) Jetbroom 0, ,6 % Pon Cat Høvel 0, ,2 % JetBroom 0, ,0 % Pon Cat Høvel 0, ,6 % Jetbroom 0, ,6 % Jetbroom 0, ,4 % Pon Cat Høvel 0, ,4 % Øveraasen 30 97,9 % 0, ,9 % Øveraasen 24 97,6 % 0,7 34 Pon Cat Høvel 0,4 18 Slapsekaren 30 97,2 % 0, ,2 % Slapsekaren Slapsekaren 0, ,7 % Slapsekaren Jetbroom 1, ,4 % Jetbroom 0, ,7 % Slapsekaren Øveraasen 0, ,5 % Pon Øveraasen Cat Høvel 0, ,6 % Pon Øveraasen Cat Høvel 0, ,0 % Øveraasen 1, ,1 % Slapsekaren Øveraasen 2, ,7 % Slapsekaren 0 % 1,4 10 % 20 % % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % effektivitet (%) Total slapsemengde (kg/m 2 )

82 Effektivitet (%) Resultater sporslitt veg Spordybde mm Effektivitet Pon Cat høvel og RSS 200 Nedsenkninger 10 mm 100 mm Pon Cat høvel RSS 200 Power (Pon Cat høvel) Power (RSS 200) Spordybde (mm)

83 Konklusjon Samtlig utstyr godkjent karakter fra Vålerbanen Behov for videreutvikling for god fjerning på sporslitt veg Øveraasen Ålesund Pon Equipment - Elverum

84 Vegen videre Uttesting over vintersesongen 2009/2010, 2010/2011 Driftsforsøk Feltforsøk Rapportering

85