Salting av vinterveger

Transkript

1 1 Salting av vinterveger Utvikling av saltmengde etter utstrøing PhD-student Kai Rune Lysbakken

2 2 Innhold Bakgrunn Problemstilling Feltobservasjoner Noen resultater: Måling av salt på vegbane Prosesser og mekanismer som bestemmer saltmengden etter utstrøing

3 3 Bruk av salt 3 hensikter 1. Hindre at is og rim dannes på vegbanen - Hindre at vann på vegen fryser; smeltevann, nedbør, dugg 2. Hindre at snø fester seg til vegbanen - Salting før og under snøvær for at snøen lett kan fjernes mekanisk 3. Smelte is- eller snødekke som ligger på vegbanen - Ikke ønskelig Salt er mer enn bare et tinemiddel Bruker derfor begrepet kjemiske metoder

4 4 Hva er hensikten med salt? Hensikt Mekanisme Begrep 1. Hindre at is dannes 1. Senke frysepunktet til vann 1. Anti-icing 2. Gjøre snø lettere å fjerne mekanisk 2. Hindre bindinger mellom snøkrystaller og mellom snøkrystaller og asfalt 2. Anti-compaction og anti-adhesion 3. Smelte/fjerne snø- eller isdekke 3. Smelte is og penetrere og bryte binding is/asfalt 3. De-icing

5 5 Saltets egenskaper senking av frysepunkt Stoff oppløst i vann gir redusert frysepunkt for vann Eksempel: Sukker i vann - syltetøy Avhengig av antall molekyler som er oppløst ikke type molekyler Δ T = K f m Stoffer med lett molekylvekt gir mange molekyler per vektenhet

6 6 Saltets egenskaper senking av frysepunkt Fasediagram viser frysepunkt for saltløsningen som funksjon av saltinnholdet Frysepunktskurve Løslighetskurve Væske Eutektisk punkt Is Hydrater

7 7 Problemstilling Det trengs en viss mengde salt på vegbane for å gjøre jobben Vi ønsker å spre tilstrekkelig mengde salt men ikke for mye Noen spørsmål: Hva er varigheten av et salttiltak? Hva påvirker varigheten? Når skal vi spre salt på nytt?

8 8 Problemstilling Få kunnskap om hvordan saltmengden utvikler seg etter et salttiltak Identifisere prosesser og mekanismer Identifisere viktige parametere Frambringe kunnskap som kan være til hjelp ved: vurdering av effekt av salttiltak optimalisering av saltbruk vurdering av ulike spredemetoder vurdering av ulike tiltak for å øke levetiden av salt på veg

9 9 Feltobservasjoner Hovedprinsipp forskningsmetode: Oppfølging av ordinære driftstiltak og målinger ved enkeltpunkt case study Datainnsamling Automatisk dataoppsamling driftsdata Klimastasjoner Trafikkdata Manuelle målinger Bilder

10 10 Feltobservasjoner Manuelle målinger værdata fuktighet på vegbanen saltmengde

11 11 Måling av salt på vegbane Eksempel på instrumenter: refraktometere Sobo 20 vegbanesensorer Ulike instrumenter, ulike enheter gir de samme informasjon?

12 12 Hva er rett måleenhet for måling av salt på vegbanen? I sammenheng med beslutningsstøtte En prinsipiell diskusjon lettest å måle Konsentrasjon i væske? [g/l] [ C] [%] Per arealenhet? [g/m 2 ]

13 13 Konklusjon Robustheten av en saltet vinterveg kan ikke alltid bli vurdert bare ut fra saltkonsentrasjon Ved enkelte værforhold må både konsentrasjon og mengde være kjent Å bruke konsentrasjon som måleenhet er ikke alltid tilstrekkelig

14 14 Måling av saltmengde feltobservasjoner Sobo 20 Tilfører en kjent mengde målevæske til vegoverflaten En gummipakning omslutter målearealet Elektrisk ledningsevne i målevæsken Saltmengden i g/m 2 blir beregnet

15 15 Prosesser som påvirker saltmengden etter utstrøing: 1. Initial tap Salt som forsvinner ved utspreding 2. Oppløsning av salt Ved utstrøing av tørt eller befukta salt 3. Tap av salt Pga trafikk og vær

16 16 Initial tap Under utstrøing Saltet når aldri vegbane Mekanisme Saltkorn spretter av vegbanen Saltkorn/dråper blåser bort fra vegen pga turbulens fra bil eller vind Krever måleinstrument som kan måle salt som ikke er oppløst

17 17 Oppløsning av salt Tørt salt som løses opp på vegbanen Oppløst salt = virksomt salt Essensielt for effekten saltingen Påvirkes av: Mengde vann på veg Kornstørrelse??

18 18 Tap av salt System boundary System boundary Loss of salt

19 19 Tapsmekanismer: 1. Blow-off 2. Spray-off 3. Run-off Blow-off Spray-off Run-off

20 20 Tapsmekanismer: 1. Blow-off: 2. Spray-off 3. Run-off Ikke oppløst salt som blåser av vegen på grunn av trafikk Påvirkes av Trafikk Vind Vegbaneforhold Dekketekstur Blow-off

21 21 The mechanism that remove salt from road surfaces 1. Blow-off 2. Spray-off: 3. Run-off Oppløst salt som spruter av vegen Påvirkes av Trafikk Vind Vannmengden på veg Dekketekstur Spray-off

22 22 The mechanism that remove salt from road surfaces 1. Blow-off 2. Spray-off 3. Run-off: Oppløst salt dreneres (renner) av vegen Skjer ved en kritisk vannmengde Påvirkes av Vannmengde Tverrfall Dekketekstur Run-off

23 23 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 20 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, befukta salt Salting 30 gr/m 2 acc. traffic

24 24 Fuktig versus våt vegbane salt amount [gr/m 2 ] moist wet acc. traffic Våt vegbane: Høy maks saltmengde Hurtig tap av salt Spray-off antas dominerende Fuktig vegbane Lavere maks saltmengde Lavere tapsrate Blow-off antas dominerende mekanisme

25 25 Fuktig versus våt veg salt amount [gr/m 2 ] moist wet acc. traffic

26 26 Noen foreløpige konklusjoner Utviklingen av saltmengden er i stor grad bestemt av vannmengden på vegen Oppløsning av salt Tap av salt Våt versus fuktig veg Våt veg gir rask oppløsning høye maks verdier Våt veg gir også hurtig tap