| dc.description.abstract | I vintersesongen påføres det store mengder salt på vegbanen for å sikre trafikksikkerhet og god fremkommelighet på veiene. Salt blir påført på veien for å forhindre at vann fryser til is (anti-ising), forhindre snø fra å kompaktere (anti-kompaktering) og for å smelte isen som allerede er tilstede på veien (de-ising). Store mengder salt er skadelig for det nærliggende miljøet, det er dyrt og det fører til korrosjon av både kjøretøy og av infrastrukturen. Det er derfor ønskelig å optimalisere bruken av salt i vinterdrift.
Tilsetningsstoffer brukes ofte i vinterdrift, da for eksempel sukkerbaserte biprodukter fra landbruk (agricultural by-products, ABPs). Produsenter hevder at denne typen tilsetningsstoffer forbedrer effekten av salt ved å senke frysepunktet ytterligere, redusere korrosiviteten og forlenge saltytelsen på vegbanen. Selv om det finnes en del praktiske erfaringer med slike tilsetningsstoffer, er det fremdeles en mangel på grunnleggende kunnskap om hvorvidt disse biproduktene kan forbedre ytelsen og øke ledetiden til et salttiltak når det spres på vegen før et snøfall for å forhindre kompaktering.
Omfanget av denne oppgaven er å tilegne seg kunnskap om sukkerbaserte tilsetningsstoffer kan forlenge levetiden til et salttiltak når saltet legges ut før et snøfall, og å utvikle en metode som kan undersøke dette for å forhindre komprimering av et snølag. Utviklingen av metoden var inspirert av tidligere studier utført av Giudici (2019) og Muthumani et al. (2015). Denne oppgaven presenterer også ytterlige forslag til videre arbeid og utvikling av metoden.
Det ble gjennomført to lignende forsøk. Forsøkene ble utført på en vegoverflate, nær laboratoriet ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. Feltet som testene foregikk på var utsatt for utetemperaturer og beskyttet av et overhengende tak. To testfelt, N og S, hver på 1 m2, ble sprayet med henholdsvis 60 g av en 23 vekt% saltløsning og 60 g av en 10 vekt% sukkerløsning som inneholdt salt. Et komprimeringseksperiment ble utført hvor 2 kg snø ble plassert på de saltede testfeltene og snøen ble komprimert 20 ganger av dekkene til et passerende kjøretøy. Dette ble gjentatt to ganger for det andre forsøket, noe som totalt resulterte i 4 kg snø og totalt 40 passeringer med kjøretøyet. En skrapetest ble så gjennomført for å sjekke motstanden i snøen. Snøen ble deretter samlet inn og analysert for saltinnhold. Den gjenværende saltmengden som lå igjen på testfeltene ble deretter målt med SOBO 20. Videre ble det utviklet SOBO 20 kalibreringskurver for begge løsningene for å sikre korrekt måling av saltet i nærvær av sukker.
Det første forsøket identifiserte flere mangler i metodikken-, hvor erfaringene og forbedringene herfra ble tatt med videre i det andre forsøket. Resultatene fra forsøk 2 viste at saltmengden som var igjen på prøvefeltene etter komprimeringseksperimentet var overaskende høy. 88 % og 90 % av den påførte mengden løsning lå igjen på henholdvis, testfelt N og testfelt S. Forskjellene i den gjenværende saltmengden for testfeltene var ikke statistisk signifikant. Saltinnholdet som ble funnet i snøen var lav. 0,62 % av den påførte mengden salt ble funnet i snøen fra testfelt N og 0,65 % av den påførte mengden salt ble funnet i snøen fra testfelt S. I tillegg ble det observert at noe av den mengden salt som hadde blitt påført testfeltene hverken var igjen på vegbanen eller hadde festet seg til snøen. Forsøk 2 viste at metoden fungerte og var brukbar. Ytterlige anvendelser av metoden er nødvendig for å kunne undersøke forskningsspørsmålet.
Covid-19-utbruddet våren 2020 førte til at universitetet stengte, og alle planlagte forsøk og eksperimenter ble avsluttet. For å sammenligne levetiden til en saltløsning med en saltløsning som er tilsatt sukker, bør det gjennomføres flere forsøk. Ytterligere anvendelse av metoden som har blitt utviklet er nødvendig for å kunne validere resultatene fra denne studien, og finne ut om de er representative for levetiden til løsningene for den kortsiktige komprimeringen av snø eller ikke. Videre arbeid kan fokusere på langtidseffekten til løsningene, for å kunne studere om sukkerbaserte tilsetningsstoffer kan øke levetiden til et salttiltak for å forhindre komprimering av snø. For å gjøre dette må det legges ut mer snø og antall kjøretøypasseringer må økes. | |
| dc.description.abstract | During winter season, large amounts of salts are applied to road surfaces to ensure safe and accessible roads. Salt is applied to the road to prevent water from freezing (anti-icing), prevent snow from compaction (anti-compaction), and to melt any ice that is already present on the road (de-icing). However, large amounts of salt are harmful for the environment, expensive, and it causes corrosion of vehicles and the infrastructure. Therefore, it is desirable to optimize the use of salt.
Additives, such as agricultural by-products from agriculture (ABP’s), are often used in winter maintenance operations. Manufacturers claim that they enhance the effects of salt by depressing the freezing point, reduce the corrosivity, and prolong the performance of salt on the road surface. Although there are practical experiences with such additives, there is still a lack of knowledge if these by-products from agriculture can improve the performance and increase the longevity of a salt measure.
The scope of this thesis is to acquire knowledge on if sugar-based additives can prolong the longevity of a salt application when salt is spread prior to a snowfall, and to develop a method that can investigate this matter for an anti-compaction measure. This thesis also presents further works. The development of the method was inspired by previous studies conducted by Giudici (2019) and Muthumani et al. (2015).
Two similar trials were conducted. The trials were carried out on a test field that was exposed to outside temperature and covered by an overhanging roof. Two test fields of 1 m2, N and S, were sprayed with respectively, 60 g of a 23 wt.% salt solution, and 60 g of a 10 wt.% sugar solution with salt. A snow compaction experiment was conducted where 2 kg of snow was placed onto the salted test fields and compacted 20 times by the tires of a passing vehicle. This was repeated twice for trial 2, resulting in a total of 4 kg snow applied on both test fields and a total of 40 passes. Further, a scraping test was conducted to check the strength of the compacted snow, before the snow was collected and analyzed for salt content. The test fields were measured for residual salt by the salt measurement device, SOBO 20. Moreover, SOBO 20 calibration curves were developed for both solutions to ensure correct measurement of the salt in presence of sugar.
Trial 1 identified shortcomings in the methodology; thus, improvements were incorporated in trial 2. Trial 2 showed that the salt amount left on the test fields after the snow compaction experiment, were surprisingly high. 88 % and 90 % of the applied amount of solution was left on respectively, test field N and S. The difference in salt residual for test fields N and S were not statistically significant. The salt content in the snow was low. Only 0.62 % and 0.65 % of the salt amount that had been applied had adhered to the snow from respectively, test field N and S. Additionally, it was observed that some of the applied salt was not left on the road surface nor had adhered to the snow. The calibration curves showed that the salt measurement instrument, SOBO 20, overestimated the salt on the pavement, both with and without the presence of sugar. All the measured values by the SOBO 20 were therefore adjusted. Trial 2 demonstrated that the methodology worked satisfactory. Further application of the method is needed to be able to investigate the research question.
Due to the Covid-19 outbreak during spring 2020, the University was forced to close, and all further experiments were put to an end. Therefore, to be able to compare the longevity of a salt solution to a salt solution with sugar-based additives, further application of the method is needed. More trials and test are necessary to validate whether the results from these trials are representative for the longevity of the solutions or not. Further work could look at the long-term effect of anti-compaction by adding more snow and increasing the number of vehicles passes, to study if sugar-based additives can increase the longevity of a salt measure for anti-compaction measures, when spread prior to a snowfall. | |