Tømiddelgruppen. Af: Peter Johnsen & Michel M. Eram

Transkript

1 Tømiddelgruppen Af: Peter Johnsen & Michel M. Eram

2 Agenda Baggrund Forskning Viden Praksis SIDE 2

3 SIDE 3

4

5 Oversigt Håndbog for drift af veje og stier, juli 2003 Vejregel for Tømidler, sand og grus til glatførebekæmpelse, november 2006 Udbudsforskrift: Levering af vejsalt, december 2009 Udbudsforskrift: Udførelse af vintertjeneste (kørsel med lastbil, traktor m.m.), maj 2004 Vejledning: Indretning af salthaller og slatpladser, februar 2012

6 Baggrund 6

7 Praktisk håndbog med anbefalet strategi og dosering for indsats under forskellige temperaturer, vejr- og vejforhold Arbejdsgruppens slutprodukt er en håndbog om tømidler. I udarbejdelsen af håndbogen arbejder arbejdsgruppen med en række emner, som skal indgå i den endelige udgave af håndbogen: Beskrivelse af forskellige tømidlers effektivitet og egenskaber via bedre kendskab til deres smeltekapacitet ved forskellige temperaturer, ud fra litteratur suppleret med forsøg Erfaringer fra andre lande Strategi for mere effektiv glatførebekæmpelse ved meget lave vejtemperaturer Undersøgelse af de forskellige tømidlers miljøpåvirkning Undersøgelse af forhold som følge af trafikkens påvirkning af kørebanetilstand Undersøgelse af tømidlers aggressivitet på konstruktioner Opbevaring og håndtering af forskellige tømidler.

8 Baggrund 8.

9 4,0m 3xDRI521 Formål Gruppen skal udarbejde forslag til strategi for valg af tømiddel og dosering ved forskellige vejtemperaturer og vejtilstande ud fra de forskellige tømidlers smeltekapacitet, frysepunkt, miljøbelastning og økonomi. 4,0m Yderbane Midterbane Inderbane 1,98m 6,44m 1,09m1,53m Variabel elektromotor Kunsstofbelægning Degadur 330 vedhæftet Bausit vedhæftet Forstækningskabel af stål Tværbjælke af stål Vakuumsalt 6 x hjul med vinterdæk, fastspændt med profiljern 3 x DRI521 Vaisala sensor Areal: 2,42m2 Omkreds: 6,93m Areal: 3,66m2 Omkreds: 9,76m Komplet ROSA station DM32 Areal: 4,93m2 Omkreds: 12,61m

10 Praktisk håndbog med anbefalet strategi og dosering for indsats under forskellige temperaturer, vejr- og vejforhold Arbejdsgruppens slutprodukt er en håndbog om tømidler. I udarbejdelsen af håndbogen arbejder arbejdsgruppen med en række emner, som skal indgå i den endelige udgave af håndbogen: Beskrivelse af forskellige tømidlers effektivitet og egenskaber via bedre kendskab til deres smeltekapacitet ved forskellige temperaturer, ud fra litteratur suppleret med forsøg Erfaringer fra andre lande Strategi for mere effektiv glatførebekæmpelse ved meget lave vejtemperaturer Undersøgelse af de forskellige tømidlers miljøpåvirkning Undersøgelse af forhold som følge af trafikkens påvirkning af kørebanetilstand Undersøgelse af tømidlers aggressivitet på konstruktioner Opbevaring og håndtering af forskellige tømidler.

11 Håndbogens udformning Håndbogen vil indeholde en beskrivelse af tømidlers effektivitet og en grundig beskrivelse af de enkelte tømidlers miljømæssige påvirkninger, økonomiske betragtninger iht. deres smelteevne, korrosionsevne på konstruktioner og opbevaring og håndtering af produkterne.

12 Eksempel på håndbogens udformning tømidler

13 Eksempel på håndbogens udformning tømidler Den mere detaljerede beskrivelse af de enkelte tømidler vil fremgå af den tekniske udgave af håndbogen

14 Eksempler på projekter i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen Kemiske egenskaber Kortlægge effektivitet og egenskaber ved de fleste handlende tømidler på markedet. Alle tømidler er blevet undersøgt for deres evne til at smelte is ved temperaturer fra 0 C til -20 C Analyserne er foretaget med udgangspunkt i følgende standarder: Smeltekapacitet mv.: Development of Standardized Test Procedures for Evaluating Deicing Chemicals Vægtfylde af eutektisk blanding: ASTM D 891 Viskositet af eutektisk blanding: ASTM D ; /5/ mv.

15 4,0m 3xDRI521 Eksempler på projekter i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen Is-karussellen Bestemmelse af trafikkens accelererende påvirkning på optøning af is. Formålet er at få en forståelse for de fysiske reaktioner, der sker, når et dæk ruller på en isbelagt vejbelægning, og håbet er, at resultaterne kan medvirke til, at man indleder nye principper med trafikafhængig saltning, f.eks. i myldretiden, så saltforbruget reduceres. Og i bedste fald kan nogle saltninger helt undgås. 4,0m Yderbane Midterbane Inderbane 1,98m 6,44m 1,09m1,53m Variabel elektromotor Kunsstofbelægning Degadur 330 vedhæftet Bausit vedhæftet Forstækningskabel af stål Tværbjælke af stål 6 x hjul med vinterdæk, fastspændt med profiljern 3 x DRI521 Vaisala sensor Areal: 2,42m2 Omkreds: 6,93m Areal: 3,66m2 Omkreds: 9,76m Komplet ROSA station DM32 Areal: 4,93m2 Omkreds: 12,61m

16 Støj i data kan skyldes islag tykkelsen Data analyseres Yderbane Midterbane Yderbane Midterbane temp Tiden efter trafik Antal biler Testnr. Tiden efter trafik Antal biler Testnr. temp Tiden efter trafik Antal biler Testnr. Tiden efter trafik -2 10: : : : : : : :00 6, : : : :30 11, : : : : : : : : : : : : :00 3, : Antal biler Testnr. Gns. 06: :04 6 Gns. 11: :30 12 Standardafvigelse03: :40 5 Standardafvigelse04: :

17 Friktionsenergien ved rullemodstanden Lufttemperatur= O C ±1 - N IdeeL = 2300 pe/time/retning = AADT Strækning: mid=38km, yde=50km Temp. o C 0 o C -2 o C -4 o C -6 o C -8 o C -10 o C -12 o C Midterste bane Yderste bane Fra o C til o C Difference o C Fra o C til o C Difference o C 1. kørsel 0 2,1 2,1-0,6 1,9 2,5 2. kørsel -0,4 1,7 2,1-0,4 1,8 2,2 1. kørsel -2-0,9 1,1-2,2-0,4 1,2 2. kørsel -1,9-1,2 0,7-1,8-0,6 1,2 1. kørsel -4,4-2,6 1,8-4,6-2,7 1,9 2. kørsel -4,6-2,5 2,1-3,9-2,4 1,5 1. kørsel -5,4-4 1,4-5,9-4,6 1,3 2. kørsel -5,7-4,2 1,5-6,1-4,5 1,6 1. kørsel -8,3-6,1 2,2-8,2-6,9 1,3 2. kørsel -8,3-6,1 2,2-8,2-6,9 1,3 1. kørsel -9,5-8,6 0,9-9,5-8,7 0,8 2. kørsel -9,9-7,9 2-9,9-8,2 1,7 1. kørsel -11,6-10,3 1,3-11,7-10,4 1,3 2. kørsel -11,9-9,6 2,3-11,8-9,9 1,9 Midterste bane Yderste bane Temp o C Min o C Max o C Middel o C Min o C Max o C Middel o C 0 2,1 2,1 2,1 2,2 2,5 2,4-2 0,7 1,1 0,9 1,2 1,2 1,2-4 1,8 2,1 2 1,5 1,9 1,7-6 1,4 1,5 1,5 1,3 1,6 1,5-8 2,2 2,2 2,2 1,3 1,3 1,3-10 0,9 2 1,5 0,8 1,7 1,3-12 1,3 2,3 1,8 1,3 1,9 1,6

18 Eksempler på projekter i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen Miljøpåvirkninger Litteraturstudie om tømidlers miljøpåvirkninger 20.

19 Eksempler på opgaver i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen Håndtering, arbejdsmiljø og opbevaring 21

20 Fasediagram saltopløsning (NaCl) og vand Læren om fasediagram Faseområder: Markerer området, hvor al is smelter, så der dannes en lage. Områder med is: Markerer området, hvor al is smelter, men noget af tømidlet forbliver uopløst, så der er både tømiddel og lage tilstede. Det uopløste tømiddel kan nedsætte friktionen. Markerer området, hvor kun noget af isen smelter, så der er både is og lage tilstede. Markerer området, hvor intet is smelter. Fasekurver: Frysepunktskurve, der adskiller områder med is fra områder uden is Fasekurver, der adskiller områder med forskellige faser

21 Fasediagram saltopløsning (NaCl) og vand Læren om fasediagram Først findes 10 vægt% NaCl på den vandrette akse, dernæst følges denne værdi lodret op i diagrammet, til man rammer den vandrette linie for -10 C (blå pil). Hvad er så dén vægt% NaCl, der netop kan smelte det sidste af isen? Ved at gå vandret ud af linien for -10 C (orange pil), kommer man til frysepunktskurven [sort], der adskiller området med to faser og området med én fase som lage. Ved at gå lodret ned fra dette punkt findes en vægt% på ca. 14%. Tilføres mere salt end de 14% stiger vægt% en, og blandingen vil på et tidspunkt ramme den grønne fasekurve (brun pil): grænsen mellem et faseområde med lage og et andet med både lage og uopløst salt ved ca. 25 vægt%. Kommer vægt% en over denne værdi, vil der udfældes salt i blandingen. Eutektisk punkt (violet pil) Dette punkt defineres som den laveste temperatur, hvor hele blandingen stadig er flydende, altså som lage. Når denne temperatur kendes, kan den tilsvarende vægt% salt findes ud fra fasediagrammet. På figuren ses faseområdet med lage som den eneste fase at røre området med kun én fast fase ved en temperatur på - 21 C. Den tilsvarende vægt% findes så til at være 23%.

22 Sammenligning af tømidler - smeltekapacitet Tømidler Natriumklorid 98% Natriumformiat 98% Magnesiumklorid 47% Kaliumformiat 50% Kalciumklorid 77% Kalciumklorid 32% CMA 96% CMA 25% Smeltekapacitet ved grader C Eutektisk/fryspu nktstemperatur* C -21, * -33,6-50* -54,4-29* * *

23 Sammenligning af tømidler - smelteeffekt Tømidler Natriumklorid 98% Natriumformiat 98% Magnesiumklorid 47% Kaliumformiat 50% Kalciumklorid 77% Kalciumklorid 32% CMA 96% CMA 25% Smelteeffekt ved grader C Eutektisk/fryspu nktstemperatur* C -21,1-20* -33,6-50* -54,4-29* -27* -14* 25.

24 Tømidlers smeltekapacitet mindskes i takt med faldende temperatur Strategisk valg af tømidler efter behov Temperatur ( C) NaCl 98% MgCl2; 47,3% K-formiat; 50% Na-formiat; 98% CMA; 96% CMA; 25% CaCl2; 77% CaCl2; 32% HØJ NORMAL LAV Høj effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter >= 2 g smeltet is / g tømiddel. Normal effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter >= 1 g smeltet is og < 2 g smeltet is / g tømiddel. Lav effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter < 1 g smeltet is / g tømiddel. 26.

25 Forholdet imellem Vejtilstande, udspredt saltmængde og den resulterende saltblandings koncentration og frysepunkt Forudsætninger: Der anvendes natriumklorid, både til saltning og væskespredning. Ved væskespredning er regnet med, at væsken indeholder 22% salt (regnet efter vægt). 1 liter (1000 ml) væske vejer i alt 1168 gram - og indeholder 256 gram salt og 912 gram vand. Forudsætning: Lage vægtfylde g/ml 1,168 Karakteristik for Salt Vand Færdig blanding 22% saltopløsning gram gram = ml gram ml 1 liter vand + salt liter væske ml væske 5,1 18,2 23, kg væske kg salt Eksempler Vand på vejen Udspredning af tørsalt Udspredning af fugtsalt (30%) Udspredning af saltlage (22%) Udspredning af kombi Vand- Vand- Salt- Result. blanding Tilført fugtsalt- Salt- Tilført væske-result. blanding Tilført væske- Salt- Result. blanding Tilført fugtsalt- Salt-Tilført væske-tilført væske- Salt- Samlede Result. blanding tykkelse mængde mængde koncentr. frysepkt. mængde mængde mængde koncentr. frysepkt. mængde mængde koncentr. frysepkt. mængde mængdemængde mængde mængde saltmængde koncentr. frysepkt. Vejtilstand mm ml/m² g/m² % C g/m² g/m² ml/m² % C ml/m² g/m² % C g/m² g/m² ml/m² ml/m² g/m² g/m131 % C Tør ,0 3,8 1,0 10 2,6 25,7-21,1 5,0 3,8 1,0 10 2,6 6,4 58, ,5 5,7 1,5 20 5,1 25,7-21,1 7,5 5,7 1,5 20 5,2 10,9 50,9 0, ,9-21,1 2,4 1,8 0,5 17,5-13,6 15 3,9 15,4-11,3 5,0 3,8 1,0 10 2,6 6,4 30,6-21,1 0, ,5 46,6-21,1 7,5 5,7 1,5 49,9-21,1 20 5,1 17,1-13,1 5,0 3,8 1,0 10 2,6 6,4 30,6-21,1 Fugtig 0, ,5 31,8-21,1 10,0 7,7 2,0 34,8-21,1 30 7,7 15,4-11,3 10,0 7,7 2,0 30 7,8 15,4 29,7-21,1 0, ,9-12,9 12,5 9,6 2,5 18,2-14,4 35 9,0 10,6-7,0 12,5 9,6 2,5 35 9,1 18,7 21,3-18,3 0, ,5 19,5-15,9 15,0 11,5 3,0 21,7-18, ,3 11,4-7,6 15,0 11,5 3, ,4 21,9 23,5-21,1 0, ,5 22,9-20,4 17,5 13,4 3,5 25,1-21, ,3 11,4-7,6 17,5 13,4 3, ,4 23,8 25,4-21,1 0, ,5 4,7-2,8 7,5 5,7 1,5 5,7-3,4 20 5,1 4,3-2,5 7,5 5,7 1,5 20 5,2 10,9 9,0-5,7 0, ,5 6,4-3,9 10,0 7,7 2,0 7,5-4,7 30 7,7 5,9-3,6 10,0 7,7 2,0 30 7,8 15,4 11,7-7,9 0, ,5-5,4 12,5 9,6 2,5 9,3-6, ,3 7,3-4,5 12,5 9,6 2, ,4 20,0 14,0-9,9 0, ,5 2,3-1,3 7,5 5,7 1,5 2,9-1,7 20 5,1 2,3-1,4 7,5 5,7 1,5 20 5,2 10,9 4,9-2,9 Våd 0, ,5 3,2-1,9 10,0 7,7 2,0 3,8-2,2 30 7,7 3,4-2,0 10,0 7,7 2,0 30 7,8 15,4 6,7-4,1 0, ,5 4,9-2,9 15,0 11,5 3,0 5,7-3, ,3 4,3-2,5 15,0 11,5 3, ,4 21,9 9,0-5,7 0, ,5 1,3-0,7 10,0 7,7 2,0 1,5-0,9 30 7,7 1,5-0,8 10,0 7,7 2,0 30 7,8 15,4 2,9-1,7 0, ,7-1,0 15,0 11,5 3,0 2,3-1, ,3 1,9-1,1 15,0 11,5 3, ,4 21,9 4,0-2,4 1 cm sne ,3-0,7 20,0 15,3 4,0 1,5-0, ,1 1,3-0,8 20,0 15,3 4, ,3 29,6 2,8-1, ,7-1,0 25,0 19,2 5,0 1,9-1, ,6 1,9-1,1 25,0 19,2 5, ,8 39,9 3,7-2,2 2 cm sne ,6-0,4 20,0 15,3 4,0 0,8-0, ,1 0,7-0,4 20,0 15,3 4, ,3 29,6 1,4-0, ,8-0,5 25,0 19,2 5,0 1,0-0, ,6 1,0-0,6 25,0 19,2 5, ,8 39,9 1,9-1,1 5 cm sne ,3-0,1 20,0 15,3 4,0 0,3-0, ,1 0,3-0,2 20,0 15,3 4, ,3 29,6 0,6-0, ,3-0,2 25,0 19,2 5,0 0,4-0, ,6 0,4-0,2 25,0 19,2 5, ,8 39,9 0,8-0,4

26 Sådan kan skemaet bruges i operationelt situationer Værktøj til at vurdere din beslutning på dosering Eksempler Vand på vejen Udspredning af fugtsalt (30%) Vand- Vand- Tilført fugtsalt- Salt- Tilført væsketykkelse Result. blanding mængde mængde mængde mængde koncentr. frysepkt. Vejtilstand mm ml/m² g/m² g/m² ml/m² % C Fugtig 0, ,5 5,7 1, ,1 Fugtig 0, ,5 9,6 2,5 18,2-14,4 Våd 0, ,5 9,6 2,5 9,3-6,0 Våd 0, ,0 11,5 3,0 5,7-3,4 1 cm sne ,0 15,3 4,0 1,5-0,9 2 cm sne ,0 15,3 4,0 0,8-0,4 5 cm sne ,0 19,2 5,0 0,4-0,2 28.

27 Smeltekapacitet for NaCl vil danne grundlag for alternative tømidler Doseringsinstruks for alle tømidler 29.

28 Andre påvirkning som i også skal forholde jer til Miljøpåvirkninger NaCl Generelt Omfattende skader på planter og ferskvandsorganismer. Skader på jordens kemi og struktur. Trussel mod drikkevandskvaliteten. Jordbund Brugen af vejsalt medfører øget koncentration af Na og Cl i jordvandet. Jordens kemi ændres, når Na binder sig til jordpartiklerne i stedet for næringsstoffer. Beplantning Ferskvand Drikkevand 30. Kaliumformiat 50% Generelt Formiat nedbrydes hurtigt i jorden. Mindre skade på planter end NaCl. Risikoen for at kaliumformiat giver iltsvind i ferskvand er lille. Jordbund Kalium kan i nogen grad medføre øget udvaskning af andre næringsstoffer, men i mindre grad end Mg og Ca. Formiat nedbrydes hurtigt i jorden, og der kendes ikke dokumenterede skader på jorden. Beplantning Ferskvand Drikkevand

29 Hvornår kan man med fordel anvende alternative tømidler? Hvor ofte kan det være aktuelt i Danmark?

30 Hele landet Antal vinterdage pr. vintersæson opdelt i vejtemperaturintervaller Oversigt vinterdage Vintersæson > Antal dage > Antal dage > >

31 Dosering og indsats med Kalciumklorid & Magnesiumklorid Dosering ved meget lave vejtemperaturer Kalciumklorid Magnesiumklorid Kan anvendes ned til -6 C (32% CaCl2), -14 C (77% CaCl2). Kalciumklorid kan desuden også anvendes i blanding med natriumklorid. Doseringsforslag ved præventiv saltning: Kalciumklorid (77 %) bør i stor grad anvendes som befugtet i form af enten tør CaCl2 tilsat med saltlage eller omvendt. Doseringsinstruks: CaCl2 (77 %) kan endvidere anvendes som lage tilsat tør NaCl, (f eks 10-30% flydende CaCl % NaCl se afsnit om tømidler af NaCl eller CaCl2). Kalciumklorid (32 %) kan eksempelvis anvendes på følgende måde: Kan anvendes ned til -18 C. Magnesiumklorid kan desuden også anvendes i blanding med natriumklorid. Doseringsforslag ved præventiv saltning: 1. Spredning af 30 % befugtet salt: 20 g/m2 NaCl befugtet med MgCl2 lage. Metoden sikrer, at der kan opnås en høj frysepunktstemperatur ved blanding af de 2 produkter samtidig med at brugen af MgCl2 begrænses væsentligt fordi det kun anvendes som tilsætning til NaCl. Doseringsforslag ved glat føre: 1. Spredning af magnesiumklorid som tørstof: g/m2 MgCl2 (efter udspredning observeres virkningen 33

32 Tak for jeres opmærksomhed