Tømiddelhåndbogen

Tømiddelgruppen
Af: Peter Johnsen & Michel M. Eram
Agenda
Praksis
Viden
Forskning
Baggrund
SIDE
2
SIDE
3
www.vejregler.dk
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
Baggrund
6
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.
Baggrund
8.
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
Variabel elektromotor
Yderbane
Kunsstofbelægning
Degadur 330 vedhæftet
Bausit vedhæftet
Midterbane
m
98
1,
m
53
1,
m
09
,
1
4m
,4
4,0m
Inderbane
Forstækningskabel
af stål
Tværbjælke
af stål
6
6 x hjul med vinterdæk,
fastspændt med profiljern
3xDRI521
3 x DRI521
Vaisala sensor
Areal: 2,42m2
Omkreds: 6,93m
Areal: 3,66m2
Omkreds: 9,76m
Areal: 4,93m2
Omkreds: 12,61m
Komplet ROSA
station DM32
Vakuumsalt
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.
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.
Eksempel på håndbogens udformning – tømidler
Eksempel på håndbogens udformning – tømidler
Den mere detaljerede beskrivelse af de
enkelte tømidler vil fremgå af den tekniske
udgave af håndbogen
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 1343-93; /5/
§
mv….
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
Variabel elektromotor
Yderbane
Kunsstofbelægning
Degadur 330 vedhæftet
Bausit vedhæftet
Midterbane
m
98
1,
m
3
5
1,
9m
4,0m
Inderbane
Forstækningskabel
af stål
0
1,
m
44
6,
Tværbjælke
af stål
6 x hjul med vinterdæk,
fastspændt med profiljern
3xDRI521
3 x DRI521
Vaisala sensor
Areal: 2,42m2
Omkreds: 6,93m
Areal: 3,66m2
Omkreds: 9,76m
Areal: 4,93m2
Omkreds: 12,61m
Komplet ROSA
station DM32
Støj i data kan skyldes islag tykkelsen
Data analyseres
Yderbane
Midterbane
Tiden efter
trafik
Antal
biler
Testnr.
10:00
07:30
02:30
07:30
02:30
05:00
07:30
10:00
10:00
7
5
2
5
2
3
5
7
7
112
114
115
116
117
118
119
91
79
Gns.
06:57
Standardafvigelse03:00
5
2
temp
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
-2
Tiden efter Antal
trafik
biler
02:30
15:00
07:30
02:30
05:00
25:00
10:00
05:00
2
10
5
2
3
17
7
3,4
09:04
07:40
6
5
Yderbane
Tiden efter Antal
trafik
biler
Testnr. temp
113
115
116
117
118
121
93
80
18.
-6
-6
-6
-6
-6
-6
12:30
15:00
07:30
05:00
17:30
12:30
9
10
5
3
12
9
Gns.
11:40
Standardafvigelse04:39
8
3
Midterbane
Testnr.
121
122
123
124
83
84
Tiden efter
trafik
Antal
biler
Testnr.
25:00
10:00
17:30
17
6,8
11,9
122
125
84
17:30
07:30
12
5
Friktionsenergien ved rullemodstanden
Lufttemperatur= 0 - -12 OC ±1 - NIdeeL= 2300 pe/time/retning = 55.000 AADT
Strækning: mid=38km, yde=50km
Temp. o C
0 oC
-2 oC
-4 oC
-6 oC
-8 oC
-10 oC
-12 oC
Midterste bane
Yderste bane
Fra oC
til oC
Difference oC
Fra oC
til oC
Difference oC
1. kørsel
0
2,1
1,9
-0,4
1,7
-0,4
1,8
1. kørsel
-2
-0,9
-2,2
-0,4
2. kørsel
-1,9
-1,2
-1,8
-0,6
1. kørsel
-4,4
-2,6
-4,6
-2,7
2. kørsel
-4,6
-2,5
-3,9
-2,4
1. kørsel
-5,4
-4
-5,9
-4,6
2. kørsel
-5,7
-4,2
-6,1
-4,5
1. kørsel
-8,3
-6,1
-8,2
-6,9
2. kørsel
-8,3
-6,1
-8,2
-6,9
1. kørsel
-9,5
-8,6
-9,5
-8,7
2. kørsel
-9,9
-7,9
-9,9
-8,2
1. kørsel
-11,6
-10,3
-11,7
-10,4
2. kørsel
-11,9
-9,6
2,1
2,1
1,1
0,7
1,8
2,1
1,4
1,5
2,2
2,2
0,9
2
1,3
2,3
-0,6
2. kørsel
-11,8
-9,9
2,5
2,2
1,2
1,2
1,9
1,5
1,3
1,6
1,3
1,3
0,8
1,7
1,3
1,9
Midterste bane
o
o
o
Yderste bane
o
o
Temp C
Min C
Max C
Middel C
Min C
Max oC
Middel oC
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
Eksempler på projekter i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen
Miljøpåvirkninger
•
Litteraturstudie om tømidlers miljøpåvirkninger
20.
Eksempler på opgaver i forbindelse med udarbejdelse af håndbogen
Håndtering, arbejdsmiljø og opbevaring
21
Fasediagram saltopløsning (NaCl) og vand
Læren om fasediagram
Faseområder:
Markerer området, hvor al is smelter, så der dannes en lage.
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.
Områder med is:
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
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%.
Sammenligning af tømidler - smeltekapacitet
Tømidler
Smeltekapacitet ved grader °C
0
Natriumklorid 98%
Natriumformiat 98%
Magnesiumklorid 47%
Kaliumformiat 50%
Kalciumklorid 77%
Kalciumklorid 32%
CMA 96%
CMA 25%
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-
-14
-
-16
-18
-20
-
-
-
-
-
-
Eutektisk/fryspu
nktstemperatur*
°C
-21,1
-20*
-33,6
-50*
-54,4
-29*
-27*
-14*
Sammenligning af tømidler - smelteeffekt
Tømidler
Smelteeffekt ved grader °C
0
-2
-4
-6
-8
-10
Natriumklorid 98%
Natriumformiat 98%
Magnesiumklorid 47%
Kaliumformiat 50%
Kalciumklorid 77%
Kalciumklorid 32%
CMA 96%
CMA 25%
25.
-12
-14
-16
-18
-20
Eutektisk/fryspu
nktstemperatur*
°C
-21,1
-20*
-33,6
-50*
-54,4
-29*
-27*
-14*
Tømidlers smeltekapacitet mindskes i takt med faldende temperatur
Strategisk valg af tømidler efter behov
Temperatur (°C)
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10
-11
-12
-13
-14
-15
-16
-17
-18
NaCl 98%
MgCl2; 47,3%
K-formiat; 50%
Na-formiat; 98%
CMA; 96%
CMA; 25%
CaCl2; 77%
CaCl2; 32%
HØJ
Høj effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter >= 2 g smeltet is / g tømiddel.
NORMAL Normal effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter >= 1 g smeltet is og < 2 g smeltet is / g tømiddel.
LAV
Lav effektivitet: Smeltekapacitet efter 60 minutter < 1 g smeltet is / g tømiddel.
26.
-19
-20
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
22% saltopløsning
1 liter vand + salt
1 liter væske
20 ml væske
1 kg væske
1kg salt
Eksempler
Vejtilstand
Tør
Fugtig
Våd
1 cm sne
2 cm sne
5 cm sne
Salt
gram
282
256
5,1
220
1000
Vand Færdig blanding
gram = ml gram
ml
1000
1282
1098
912
1168
1000
18,2
23,4
20
780
1000
856
3545
4545
3891
Vand på vejen
Udspredning af tørsalt
Udspredning af fugtsalt (30% )
Udspredning af saltlage (22% )
Udspredning af kombi
VandVandSaltResult. blanding Tilført fugtsaltSalt- Tilført væske-Result. blanding Tilført væske- SaltResult. blanding Tilført fugtsalt- Salt-Tilført væske-Tilført væske- SaltSamlede
Result. blanding
tykkelse mængde mængde koncentr. frysepkt. mængde
mængde mængde koncentr. frysepkt. mængde mængde koncentr. frysepkt.
mængde mængde mængde
mængde
mængde saltmængde koncentr. frysepkt.
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
0
0
0
0
0
0
-
5,0
7,5
3,8
5,7
1,0
1,5
0,01
0,01
0,02
0,05
0,05
0,05
10
10
20
50
50
50
4
5,5
7,5
10
11,5
13,5
33,9
46,6
31,8
16,9
19,5
22,9
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
0,2
0,5
0,5
100
100
100
200
200
200
500
500
5,5
7,5
10
5,5
7,5
11,5
7,5
10
1
1
2
2
5
5
1000
1000
2000
2000
5000
5000
15
20
15
20
15
20
10
20
2,6
5,1
25,7
25,7
-21,1
-21,1
5,0
7,5
3,8
5,7
1,0
1,5
10
20
2,6
5,2
6,4
10,9
58,4
50,9
-21,1
-21,1
-21,1
-12,9
-15,9
-20,4
2,4
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
1,8
5,7
7,7
9,6
11,5
13,4
0,5
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
17,5
49,9
34,8
18,2
21,7
25,1
-13,6
-21,1
-21,1
-14,4
-18,7
-21,1
15
20
30
35
40
40
3,9
5,1
7,7
9,0
10,3
10,3
15,4
17,1
15,4
10,6
11,4
11,4
-11,3
-13,1
-11,3
-7,0
-7,6
-7,6
5,0
5,0
10,0
12,5
15,0
17,5
3,8
3,8
7,7
9,6
11,5
13,4
1,0
1,0
2,0
2,5
3,0
3,5
10
10
30
35
40
40
2,6
2,6
7,8
9,1
10,4
10,4
6,4
6,4
15,4
18,7
21,9
23,8
30,6
30,6
29,7
21,3
23,5
25,4
-21,1
-21,1
-21,1
-18,3
-21,1
-21,1
4,7
6,4
8,5
2,3
3,2
4,9
1,3
1,7
-2,8
-3,9
-5,4
-1,3
-1,9
-2,9
-0,7
-1,0
7,5
10,0
12,5
7,5
10,0
15,0
10,0
15,0
5,7
7,7
9,6
5,7
7,7
11,5
7,7
11,5
1,5
2,0
2,5
1,5
2,0
3,0
2,0
3,0
5,7
7,5
9,3
2,9
3,8
5,7
1,5
2,3
-3,4
-4,7
-6,0
-1,7
-2,2
-3,4
-0,9
-1,3
20
30
40
20
30
40
30
40
5,1
7,7
10,3
5,1
7,7
10,3
7,7
10,3
4,3
5,9
7,3
2,3
3,4
4,3
1,5
1,9
-2,5
-3,6
-4,5
-1,4
-2,0
-2,5
-0,8
-1,1
7,5
10,0
12,5
7,5
10,0
15,0
10,0
15,0
5,7
7,7
9,6
5,7
7,7
11,5
7,7
11,5
1,5
2,0
2,5
1,5
2,0
3,0
2,0
3,0
20
30
40
20
30
40
30
40
5,2
7,8
10,4
5,2
7,8
10,4
7,8
10,4
10,9
15,4
20,0
10,9
15,4
21,9
15,4
21,9
9,0
11,7
14,0
4,9
6,7
9,0
2,9
4,0
-5,7
-7,9
-9,9
-2,9
-4,1
-5,7
-1,7
-2,4
1,3
1,7
0,6
0,8
0,3
0,3
-0,7
-1,0
-0,4
-0,5
-0,1
-0,2
20,0
25,0
20,0
25,0
20,0
25,0
15,3
19,2
15,3
19,2
15,3
19,2
4,0
5,0
4,0
5,0
4,0
5,0
1,5
1,9
0,8
1,0
0,3
0,4
-0,9
-1,1
-0,4
-0,5
-0,2
-0,2
55
80
55
80
55
80
14,1
20,6
14,1
20,6
14,1
20,6
1,3
1,9
0,7
1,0
0,3
0,4
-0,8
-1,1
-0,4
-0,6
-0,2
-0,2
20,0
25,0
20,0
25,0
20,0
25,0
15,3
19,2
15,3
19,2
15,3
19,2
4,0
5,0
4,0
5,0
4,0
5,0
55
80
55
80
55
80
14,3
20,8
14,3
20,8
14,3
20,8
29,6
39,9
29,6
39,9
29,6
39,9
2,8
3,7
1,4
1,9
0,6
0,8
-1,6
-2,2
-0,8
-1,1
-0,3
-0,4
Sådan kan skemaet bruges i operationelt situationer
Værktøj til at vurdere din beslutning på dosering
Eksempler
Vejtilstand
Fugtig
Fugtig
Våd
Våd
1 cm sne
2 cm sne
5 cm sne
Vand på vejen
Vandtykkelse
mm
0,01
0,05
0,1
0,2
1
2
5
Vandmængde
ml/m²
10
50
100
200
1000
2000
5000
Udspredning af fugtsalt (30%)
Tilført fugtsalt- Salt- Tilført væske- Result. blanding
mængde
mængde
mængde
koncentr. frysepkt.
g/m²
g/m²
ml/m²
%
°C
7,5
5,7
1,5
-21,1
12,5
9,6
2,5
18,2
-14,4
12,5
9,6
2,5
9,3
-6,0
15,0
11,5
3,0
5,7
-3,4
20,0
15,3
4,0
1,5
-0,9
20,0
15,3
4,0
0,8
-0,4
25,0
19,2
5,0
0,4
-0,2
28.
Smeltekapacitet for NaCl vil danne grundlag for alternative tømidler
Doseringsinstruks for alle tømidler
29.
Andre påvirkning som i også skal forholde jer til…
Miljøpåvirkninger
NaCl
Generelt



•
•
•
•
•
Kaliumformiat 50%
Generelt

Omfattende skader på planter og
ferskvandsorganismer.


Skader på jordens kemi og
struktur.
Jordbund
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…
Formiat nedbrydes hurtigt i jorden.
Mindre skade på planter end NaCl.
Risikoen for at kaliumformiat giver
iltsvind i ferskvand er lille.
•
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…
•
•
30.
Hvornår kan man med fordel anvende
alternative tømidler?
Hvor ofte kan det være aktuelt i Danmark?
Oversigt vinterdage
Hele landet
Antal vinterdage pr.
vintersæson opdelt i
vejtemperaturintervaller
Vintersæson
2008-09
2009-10
2010-11
0 - -3
54
34
107
> -3
69
93
40
Antal dage
123
127
147
0 - -6
97
63
81
-6 - -12
23
49
48
> -12
3
15
17
Antal dage
123
127
146
> -8
14
44
45
> -10
6
27
31
Dosering og indsats med Kalciumklorid & Magnesiumklorid
Dosering ved meget lave vejtemperaturer
Kalciumklorid
•
•
Kan anvendes ned til -6°C (32% CaCl2),
-14°C (77% CaCl2). Kalciumklorid kan
desuden også anvendes i blanding med
natriumklorid.
•
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: 15-20 g/m2 MgCl2 (efter
udspredning observeres virkningen…
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
CaCl2 + 70-90% NaCl se afsnit om tømidler
af NaCl eller CaCl2).
•
Magnesiumklorid
Kalciumklorid (32 %) kan eksempelvis
anvendes på følgende måde:…
33
Tak for jeres
opmærksomhed