session 54 mats gustafsson

Mats Gustafsson, 2009-01-09 Transportforum 2009

Effekter av dammbindningsmedelEffekter av dammbindningsmedel

Mats Gustafsson, Göran Blomqvist, Per Jonsson, Martin Ferm (IVL)

Bakgrund» Spridda dammbindningsförsök med olika medel

under olika förhållanden och förutsättningar» Dokumentation och uppföljning av

dammbindningseffekten haltar delvis» Medlen är genomgående halkbekämpningsmedel,

med olika dokumenterade sekundära effekter» Försämrad friktion oönskad effekt vid dammbindning,

men lite undersökt

Behov av översikt av olika medels effekter

Syften

» Att göra en övergripande jämförelse av de viktigaste egenskaperna hos fyra dammbindningsmedel genom» litteraturstudie (halkbekämpning,

dammbindning, friktion, korrosion, miljö)» fältförsök av dammbindningsmedlens

effektivitet och friktionsegenskaper under samma väder- och trafikförhållanden.

Dammbindningsmedel1. CMA (kalciummagnesiumacetat) 25%2. CaCl2 (kalciumklorid) 10%3. MgCl2 (magnesiumklorid) 25%4. Sockerlösning 25%

Dustex med i ett friktionsförsök våren 2008Kaliumformiat med i litteraturstudien

Källor

» Miljöförvaltningar och vägverk (särskilt i Finland, Norge och Sverige)

» Databaser SCOPUS och TRAX (VTI:s biblioteksdatabas).

» Internet» Muntliga källor

Metodik - litteraturstudie

Metodik - fältlokal

Socker

Referens

• Varje sträcka 600 m, mätstationen i mitten

• Avstånd mellan gränser minst 500 m

• Öppna mätplatser

• Placeringen styrd av eltillgång

• Samma orientering på vägen har eftersträvats, men inte helt kunnat uppfyllas

Metodik - utläggning

Dos: 2 X 10 g/m2

2008-05-06 01:05 – 02:516

2008-04-30 01:04 – 02:425

2008-04-25 01:06 – 02:524

2008-04-22 01:16 – 03:113

2008-04-18 01:40 – 03:572

2008-04-15 01:54 – 03:521

Datum och tidUtläggning

Metodik - mätningar

Alla stationer utrustade med:

• TEOM (2 m från kantlinje, drygt 2 m höjd)

• Aktiva provtagare (IVL) för PM10 och PM2,5 (1,5 m från kantlinje, 1,6 m över vägbana)

• Passiva partikelprovtagare i profil tvärs vägen

• Trafikslangar (antal, typ, hastighet)

• Vägfuktgivare

Station 2 även utrustad med:

• Meteorologi (vind, temp, RH, nederbörd)

Friktion under dammbindningsförsöken:

• SAAB friction tester (tre mätomgångar i samband med utläggning, en våtfriktion ca 1 vecka efter sista utläggning)

Prover av damm på vägen:

• Wet dust sampler (endast vid ett tillfälle efter samtliga utläggningar)

Metodik - fältlokal

Metodik – friktion (pilotförsök december-07)

Traction watcher one (TWO)

Metodik – friktion (huvudförsök, vår 2008)

SAAB friction tester

CMACaCl2MgCl2Socker

Resultat – kvoter mellan PM10 på mätsträckor och referenssträcka

080510080415

Tydlig effekt Svårtydd effekt

Varför svårtydd effekt?

•Dubbdäckssäsongens slutfas – källan till vägdamm för svag för att skilja från bakgrundshalterna

•Vårbruk ökar bidraget från omgivande källor

CMACaCl2MgCl2Socker

080415 080424

30-40%

ca 4-5 dygn

”Jungfru-utläggning”

Adderad effekt?

• Samtliga medel sänker PM10-halten

• Ingen tydlig skillnad i effekt och varaktighet under rådande meteorologi och bakgrundsförhållanden

• Effekten varar i flera dygn

• Försöket renodlat - samma meteorologi, trafik och dos för att minimera variablerna.

• Ingen info om inverkan av dos, koncentration och funktion vid olika meteorologiska förhållanden.

Resultat, friktion

• Pilotstudie i december 2006 med spridning på 100 m-sträckor av totalt 6 olika medel

• Huvudstudie vår 2007 av 4 medel + Dustex vid ett tillfälle

CMA Socker svag Socker stark CMA + NaCl MgCl2 CaCl2

nt (µ

SYD Medelfriktion min (µ)

NORR Medelfriktion min (µ)

Medel SYD och NORR

Referensfriktion obehandlad vägyta

Resultat, initial friktionssänkning, pilot

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00

DustexSockerCaCl2MgCl2CMA

Norrgående 080422 (tredje utläggningen)

Resultat – friktion inkluderande Dustex

Initial friktion i försöken i december-06

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00

DustexSockerCaCl2MgCl2CMA

Södergående 080422 (tredje utläggningen)

Initial friktion i försöken i december-06

01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00Tid efter spridning

CMA södergående

CMA norrgående

Resultat – friktion, CMA

Kl 06 (trafikstart)

CaCl2 södergående

CaCl2 norrgående

Resultat – friktion, CaCl2

Kl 06 (trafikstart)

MgCl2 södergående

MgCl2 norrgående

Resultat – friktion, MgCl2

Kl 06 (trafikstart)

Socker södergående

Socker norrgående

Resultat – friktion, Socker

Kl 06 (trafikstart)

Mätsträcka för friktion

TrafikTrafik

Utsmetning påverkar medelvärdet över sträckan

0 50 100 150 200 250Avstånd från spridningskant (m)

Tid efter utläggning (min)1116325985

Socker 25 % Syd

28315682

Socker 25 % Norr

Utsmetningen olika för olika medel

Tid efter utläggning (min)12163259

Socker 40 % Syd

6103158

Socker 40 % Norr

utsmetningutsmetning

Utsmetningen olika för olika medel

CMA CaCl2 MgCl2 Socker Dustex Vatten påreferensytan

(0,5 mm)

Initial sänkning av friktionskoefficienten beräknad som skillnaden mellan medelvärdena för före-mätning och första mätningen efter utläggning vid de tre tillfällena.

Resultat – initial friktionssänkning

Dammbindningseffekt

• Initial dammbindningseffekt och varaktighet likvärdiga för alla medel under rådande meteorologi och förutsättningar

• Varaktigheten längre än vad som rapporteras från stadsmiljö

Friktionssänkning

• Initial friktionssänkning:

CMA > MgCl2 = socker > CaCl2Stämmer väl med tidigare försök med utläggning dagtid

• Varaktigheten för friktionssänkningen tenderar att vara längre för MgCl2 och CaCl2 än för CMA och socker, men behöver analyseras vidare.

Några slutsatser av fältförsöket

Men litteraturstudien då…?

Används ofta i kombination med NaCli flytande form. I fast form ges samma effekt av 50 % socker + 50 % salt som rent salt.

Socker

= (betong)- (metall)- (asfalt)

Mycket effektivt halkbekämpningsmedel i 30–50 % lösning. För 50 %-iglösning är den teoretiska fryspunkten -50 °C.

Kaliumformiat

114,6Kostnad

--+Miljö

- (betong)-- (metall)

-- (betong)- (metall)

++Korrosion

-=--Friktion vid dammbindning

+++Dammbindning

Mindre effektivt än NaCl, men mer effektivt än CaCl2. Effektivt mot halka ned till -25 °C.

Effektivt även under -10 °C dåeffekten av NaCldrastiskt avtar.

Lika effektivt för issmältning som NaCl ned till -5 °C; under -10 °C endast marginell effekt.

Halkbekämpning

MgCl2CaCl2CMA

Nästa steg?

• Betydelse av dos och koncentration för effekt och varaktighet – både för dammbindnings- och friktionseffekt.

• Inverkan av meteorologi

• …

Tack för uppmärksamheten!

» Damm på gatan ev relaterad till dammbindningsmedlets funktion. Vidare analys krävs dock.

» Dammbindningsmedlen lämnar tydlig kemisk profil som kan identifieras på vägytan även 20 dagar efter utläggning, men i huvudsak i vägmitt (troligen även mellan hjulspår och på vägren).

» Initial friktionssänkning:CMA > MgCl2 = socker > CaCl2

» Kloridbaserade medlens friktion reagerar inte lika tydligt på morgontrafikens start som CMA och socker

Metodik - Wet dust sampler (v2)

Resultat – Wet Dust Sampler

Prover tagna 13/5 och 26/5

I stort sett torrt sedan utläggningen 6/5

4 prover i vägmitt

4 prover i vänster hjulspår

Ca 500 ml/prov

Analyser:

• Mängd damm i vägmitt jämfört v hjulspår (filteranalys)

• Finns dammbindningsmedel kvar på vägen (analys av filtrat)

• Skiljer sig provplatserna åt? Kan i så fall skillnader tillskrivas dammbindningsmedlens effektivitet?

• Storleksfördelning (lasergranulometer) ej genomfört i nuläget

Sikt 180µm

bägare

Mätglas

Provflaska

Siktning

Filtrering Volym

Prov till IVL

Prov till intorkning

100ml-flaskor

Sikt 180µm

bägare

Siktning

Filtrering

Steg 1 volym och provtagning

Steg 2 ursköljning och filterhantering

Ursköljning med

destvattenUrsköljning

med destvatten

Filterhantering

Pipettera droppe på

SEM-stubbeSikt 180µm

bägare

Mätglas

Provflaska

Siktning

Filtrering Volym

Prov till IVL

Prov till intorkning

100ml-flaskor

Sikt 180µm

bägare

Siktning

Filtrering

Steg 1 volym och provtagning

Steg 2 ursköljning och filterhantering

Ursköljning med

destvattenUrsköljning

med destvatten

Filterhantering

Pipettera droppe på

SEM-stubbe

Metodik - Wet dust sampler (v2)

Vägmitt

CMA CaCl2 MgCl2 Socker Referens

7 dagar efterutläggning

Vänster hjulspår

CMA CaCl2 MgCl2 Socker Referens

Resultat – Wet Dust Sampler (oorganiskt < 180 µm)

Cl NO3-N SO4-S Ca Mg Na K NH4-N

Vägmitt 05-26

V.Hjulspår 05-26

Resultat – Wet Dust Sampler (filtratanalys)

Referens

7 dagar efter utläggning 20 dagar efter utläggning

Vägmitt 05-13

V.Hjulspår 05-13

Vägmitt 05-26

V.Hjulspår 05-26

Vägmitt 05-13

V.Hjulspår 05-13

Vägmitt 05-26

V.Hjulspår 05-26

CaCl27 dagar efter utläggning 20 dagar efter utläggning

Vägmitt 05-13

V.Hjulspår 05-13

Vägmitt 05-26

V.Hjulspår 05-26

MgCl27 dagar efter utläggning 20 dagar efter utläggning

Vägmitt 05-13

Vägmitt 05-26

V.Hjulspår 05-26

Socker

Slutsats?

» Medlen uppenbarligen kvar på vägen t.o.m. 20 dagar efter utläggning, dock mycket stor skillnad mellan hjulspår och vägmitt.

» Rimligtvis starkt väderberoende

Härnäst

» Analys av PM10 – data i relation till meteorologi och trafik

» Färdiganalys och bearbetning av filterdata

» …» Rapportering

Tack för uppmärksamheten!

1 2 3 4keV

100015002000250030003500400045005000

C Ca CaMgO

1 2 3 4keV

100015002000250030003500400045005000

AlC Ca CaCl ClMgNaO

EDX på intorkade droppar av dammbindningsmedlen

1 2 3 4keV

100015002000250030003500400045005000

Cl ClMgO

1 2 3 4keV

100015002000250030003500400045005000

C Cl Cl K KNaO S

socker

EDX på intorkade droppar av dammbindningsmedlen

-8 -6 -4 -2 0 2

diff (efter-före dammbindning) µg/m3

20 dagar

7 dagar

Linjär (20 dagar)

Resultat – oorganiskt < 180 µm mot differens

Socker

Referens

Slutsats?

» Mer damm bundet på vägytan relaterat till dammbindningsmedlets effektivitet? (lite klent med data ännu, tendens finns)

» Säger data något om medlens varaktighet?

Korrosion på skruvar…

Bonus – kvalitativ korrosionsstudie…

Socker

Referens

session 54 mats gustafsson

Documents

session 65 susanne gustafsson

gustafsson - als gott erwachte

session 50 mats nyström

nr författare titel tryckår · 78 gustafsson, richard ett...

session 37 mats riehm

sara gustafsson

session 41 mats wiklund

grundvattenskydd och planering mattias gustafsson

session 53 susanna gustafsson

session 8 mats broman

eidsdal mats gustafsson

session 25 mats abrahamsson

sociala förutsättningar och...

session 60 mika gustafsson

soc-extra! kika på kina · 2016. 6. 7. · 4/11 foto: mats...

session 25 mats gustafsson

icroplastics ro tre and road...

session 14 mats henriksson

johan gustafsson - diva portal

jan gustafsson - krisledning