DK154567B - Fremgangsmaade til forhindring af dannelse af islagpaa veje samt fikseringsmiddel til anvendelse derved. - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse, angår en fremgangsmåde til for¬hindring af dannelse af islag på veje og til at fremme smelt¬ning af sne. Opfindelsen angår ligeledes et fikseringsmiddeltil anvendelse ved denne fremgangsmåde.

i Man kender forskellige typer fremgangsmåder til forhindringaf dannelse af islag på veje. De ældste af disse fremgangs¬måder består i at gennemføre en saltning af vejene med pro¬dukter, der sænker vands frysepunkt, nemlig med salte, såsomnatriumchlorid, calciumchlorid eller magnesiumchlorid, eller i også med ethylenglycol.

Som oftest foretages saltningen med natriumchlorid. En sådansaltning er kun effektiv i et meget begrænset tidsrum. Hvissaltningen gennemføres uden vand på tør vejbane, fjernertrafikken faktisk hurtigt en stor del af saltet. Hvis vejener fugtig, har saltet tilbøjelighed til at klæbe til vejen,og trafikken har kun ringe indvirkning på fjernelsen af sal¬tet. Dette er årsagen til, at man undertiden foretager salt¬ning med en saltopløsning eller et fugtet salt. Et andet fæ¬nomen kan imidlertid medvirke til en fuldstændig fjernelseaf saltet, det er regnen.· Den forudgående saltning bliverabsolut ineffektiv, fordi regnvandet hurtigt opløser saltet,som følgelig strømmer bort fra vejbanen. De ulykker, derskyldes islag på saltede veje, er resultatet af forekomstenaf det ene eller det andet af disse to fænomener. Desudenbliver det.betydningsfuldt, hvor hård vinteren bliver, fordidet er nødvendigt at forny saltningen uophørligt. De ødelæg¬gelser, der forårsages på omgivelserne, den undertiden be¬tydningsfulde stigning i saltholdigheden i søer og floder,ja endog i grundvandet, er resultatet af sådanne intensivesaltninger, som praktiseres i vore dage til bekæmpelse afdannelsen af islag.

Det er ligeledes blevet foreslået at inkorporere salte ivejbelægningens indre. Denne fremgangsmåde er dog kostbar.

Det er formålet med opfindelsen at afhjælpe ovennævnteulemper ved at tilvejebringe en fremgangsmåde til forhindringaf dannelse af islag på veje, som er effektiv i lang tid, sommedfører en lavere samlet udgift end de traditionelle metoder,og som er skånsom over for omgivelserne som følge af den me¬get lille mængde udspredt salt, hvorved korrosionsfaren for¬mindskes. Det er endvidere formålet med opfindelsen at til¬vejebringe et fikseringsmiddel til anvendelse ved fremgangs¬måden ifølge opfindelsen.

I overensstemmelse hermed angår den foreliggende opfindelseen fremgangsmåde til forhindring af dannelse af islag på veje,ved hvilken der på en vejbelægning påføres et salt, der sæn¬ker vands frysepunkt. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen erejendommelig ved, at vejbelægningen påføres mindst ét lagaf et vandigt middel, der indeholder en blanding af salt oget fikseringsmiddel, der indeholder en blanding af et klæbe¬middel, som består af en vandig dispersion af en filmdannendepolymer eller copolymer, og et vandopløseligt, hydrofobtmiddel, der i luften bliver uopløseligt i vand, idet det hydro¬fobe middel udgør 5-25 vægt-% af tørstofindholdet i klæbe¬midlet, og idet fikseringsmidlet anvendes i en sådan mængde,at den totale mængde af klæbemidlet og det hydrofobe middeludgør 10-120% af saltets vægt på tørvægtbasis.

Det hydrofobe middel udgør fortrinsvis 10-15 vægt-% af tør¬stofindholdet i klæbemidlet. Fikseringsmidlet anvendes li¬geledes fortrinsvis i en sådan mængde, at den totale mængdeaf klæbemidlet og det hydrofobe middel udgør 25-60% af sal¬tets vægt på tørvægtbasis.

Fikseringsmidlet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, atdet indeholder en blanding af et klæbemiddel, der består afen vandig dispersion af en filmdannende polymer eller co¬polymer, og et vandopløseligt, hydrofobt middel, der i luf¬ten bliver uopløseligt i vand, idet det hydrofobe middeludgør 5-25 vægt-% af tørstofindholdet i klæbemidlet.

Det vandige fikseringsmiddel kan desuden indeholde et skum¬dæmpende middel i en mængde på 10-20.000 ppm på tørvægt-basis.

Ved en første udførelsesform for den her omhandlede frem¬gangsmåde påføres der på en vejbelægning et enkelt lag afet vandigt middel/ som indeholder en blanding af salt ogfikseringsmidlet. Dette middel trænger dybt ned i vejbe¬lægningens porer og fordybninger. Vandet får lov til atfordampe. Efter fordampning af vandet fås saltkrystaller,der er overtrukket med en hinde, der er praktisk tagetuigennemtrængelig for en vandstrøm, men gennemtrængelig forvanddamp. Saltkrystallerne er desuden stærkt fikseret tilvejbelægningens overflade.

Saltkrystallerne kan således på en gang modstå såvel bort¬strømning på grund af regn som vejtrafikken. På grund afovertrækhindens gennemtrængelighed for vanddamp, forbli¬ver saltkrystallerne ikke desto mindre effektive til be¬kæmpelse af dannelse af islag.

Ved en foretrukken udførelsesform gennemføres påføringen afmidlet i flere lag, idet den totale mængde af klæbemidlet ogdet hydrofobe.middel ligger inden for de ovenfor angivnegrænser på 10-120% af saltets vægt for de forskellige lagtaget under ét. Imidlertid varierer vægtforholdet mellemfikseringsmidlet og saltet inden for vide grænser i hvertenkelt lag.

Ved en afsætning af tre lag gennemføres der således følgen¬de påføring: et første lag af et middel med et stort ind¬hold af fikseringsmiddel og lavt indhold af salt, et andetlag af et middel med et stort indhold af salt og lavt ind¬hold af fikseringsmiddel, og et tredje lag af et middelmed et stort indhold af fikseringsmiddel og lavt indholdaf salt, idet vandet får lov til at fordampe mellem hverpåføring.

Som et middel med et stort indhold af fikseringsmiddelog lavt indhold af salt betegnes et middel, der indehol¬der 0,5-500 vægtdele fikseringsmiddel på tørvægtbasispr. vægtdel salt, og som et middel med et stort indhold afsalt og lavt indhold af fikseringsmiddel betegnes et mid¬del, som indeholder 0,5-50 vægtdele fikseringsmiddel påtørvægtbasis pr. 100 vægtdele salt, idet disse dele er ud¬trykt på tørvægtbasis.

Det anvendte salt kan fordelagigt være natriumchlorid pågrund af såvel pris- som effektivitetsforhold. Andre saltekan dog anvendes, især chlorider, såsom magnesiumchlorid,eller endog nitrater.

Natriumchloridet påføres fordelagtigt i en mængde på2 10-100 g pr. m vejbelægning. På gængs måde anvendes detalmindeligvis i form af en mættet, vandig opløsning.

Klæbemidlet består af en vandig dispersion af en filmdan¬nende polymer eller copolymer. I praksis er enhver disper¬sion af en filmdannende polymer eller copolymer egnet,især sådanne, der er fremkommet ved polymerisation ellercopolymerisation af monomere med en eller flere ethyleniskebindinger.

Dette middel er fordelagtigt en vandig dispersion af enstyren-butadien-copolymer, der indeholder 30-80 vægtpro¬cent styren. Som andre eksempler kan nævnes vandige disper¬sioner af vinyl-polymere eller -copolymere, f.eks. polymereeller copolymere af vinylacetat eller vinylchlorid.

Det skumdæmpende middel er ethvert egnet middel, der er for¬eneligt med klæbemidlet og det hydrofobe middel, især en si-liconolie, .der forhandles af Société Rhdne-Poulenc undervaremærket "Rhodorsil"® 416.

Det vandopløselige, hydrofobe middel er især et siliconat,f.eks. et natrium-, kalium- eller calcium-alkylsiliconat.

Denne type produkt, der især er et methylsiloxan med etCHg:Si-forhold på 0,5:1,8, anvendes traditionelt til atgøre beton vandskyende. Under indvirkning af luftens car¬bondioxid omdannes det til en silicone, der er uopløseligi vand, og et metalcarbonat.

Til forøgelse af den hydrofobe karakter af den fremkomnehinde kan der til fikseringsmidlet sættes et andet hydro¬fobt middel, der især er valgt blandt langkædede Cg-C^g--mono- eller -polyaminer, der er vandopløselige eller gjortvandopløselige eller dispergerbare, N-alkyl-polypropylen--mono- eller -diaminer med 8-22 carbonatomer i alkyl-delen eller langkædede g-C3Q-monoalkoholer i en mængdepå 0 - 5 vægtprocent af fikseringsmidlets tørvægt.

Som eksempler på langkædede, vandopløselige aminer kan dernævnes de produkter, der forhandles under betegnelsenDuomeen, som er Cg-C^g-alkyl-propylendiaminer, og Armeen,som er Cg-C^g-alkylaminer.

Fikseringsmidlet fremstilles ved blanding under omrøringaf klæbemidlet og det eller de hydrofobe midler og even¬tuelt andre bestanddele.

Den her omhandlede fremgangsmåde, og især den udførelses¬form, hvor der afsættes flere lag, medfører fire væsent¬lige fordele i forhold til den traditionelle fremgangsmåde: 1. Saltkrystallerne klæber til vejbanen, når alt vandet imidlet (saltopløsning medregnet) er fordampet.

2. Saltkrystallerne er praktisk taget fuldstændigt beskyt¬tet mod den bortstrømning, der fremkaldes af det strøm¬mende vand, forudsat at den polymermembran, der beskyt¬ter dem, er uigennemtrængelig for vand, men gennemtræn-gelig for vanddamp, for så vidt som fugtighedsgraden når op på eller overstiger 75%.

3. Overfladespændingen af det middel, der anvendes ved denher omhandlede fremgangsmåde, er kraftigt nedsat, hvil¬ket muliggør en god indtrængen af dette middel til bund-den af vejbelægningens porer, hvorved der skabes en salt¬reserve uden for regnvandets rækkevidde.

Laboratorieforsøg har påvist, at tilsætning af fikse¬ringsmidlet til en mættet NaCl-opløsning får overflade¬spændingen, som ved en ren, mættet NaCl-opløsning liggerpå 82 dyn/cm, til at falde til en værdi på ca. 27 dyn/cmfor en blanding, der indeholder 1 del fikseringsmiddeltil 1,5-10 dele NaCl-opløsning. Denne bemærkelsesværdigesænkning af overfladespændingen af en saltopløsning, hvorider er blandet fikseringsmiddel, muliggør en bedre indtræn¬gen af produktet i porerne af de bitumenholdige overtræk,der danner vejbelægningernes kørelag.

4. I udførelsesformen med flere lag muliggør den her omhand¬lede fremgangsmåde en fuldstændig styring af saltkrystal¬lernes dimensioner fra fordampningen af vandet i midlettakket være muligheden for regulering af mængden af fikse¬ringsmiddel i forhold til saltopløsningen i hvert af deforskellige lag, der afsættes successivt. Der kan opnåskrystaller med kantlængde på 0,035-1 mm. Man har imid¬lertid beregnet, at 1 g salt, der er dannet ved hjælp afkrystaller, hvis kantlængde er 0,035 mm, repræsenterer ca. 11 millioner krystaller, medens 1 g salt, der er dan¬net ved hjælp af krystaller med kantlængde på 1 mm, dvs.gennemsnitsdimensionen for omkrystallisationskrystaller,der er opnået ud fra en konventionel saltopløsning, re¬præsenterer 500 krystaller.

I betragtning af, at saltets effektivitet i kampen mod is¬laget, i væsentlig grad er afhængig af den specifikke overflade, dvs. krystallernes dimension, viser det sig,at opnåelsen af krystaller med mindre dimensioner takketvære regulering af forholdet mellem fikseringsmiddel ogsaltopløsning i de forskellige lag, der afsættes succes¬sivt, er en faktor, der i betydelig grad forbedrer effek¬tiviteten af det her omhandlede middel.

Nedenstående eksempler illustrerer den foreliggende opfin¬delse.

Eksempel 1

Der fremstilles et fikseringsmiddel ved, at man under omrø¬ring blander 47,85 vægtdele af en vandig dispersion af en styren-buta-dien-copolymer (med et vægtforhold mellem styrenog butadien på 60:40) ved et tørstofindhold på 50%("Rhodopas"® SB 012), 7,15 vægtdele af en opløsning af kaliummethylsiliconatmed 45 vægtprocent aktivt stof ("Rhodorsil"®Siliconate 51 T), 100 ppm skumdæmpende middel "Rhodorsil"® 416.

Ved hjælp af dette middel fremstilles et anti-islagdannen-de middel ved blanding af55 vægtdele af ovenstående fikseringsmiddel, 50 vægtdele salt til optøning (NaCl fra Société desSalines Suisses Réunies) 138 dele vandtil i alt243 dele middel.

Der gennemføres forsøg med dette middel på plader medbitumenholdige overtræk, idet midlet påføres i en mæng- 2 de på 50 g NaCl pr. m , til sammenligning med en tradi¬tionel saltopløsning, der påføres i en sådan mængde, atder påføres samme kvantitet NaCl. Forsøgene er gennemførtefter fuldstændig fordampning af vandet.

De anvendte plader er plader på 50 x 18 x 5 cm, der be¬står af et gængs overtræk af typen AB 16 med et impræg-neringsbitumen 60/70.

Prøve for modstandsevne mod bortstrømning

Plader nedsænkes i demineraliseret vand (8 liter), og densaltmængde, der er opløst i vandet, måles i forhold til be¬gyndelsesmængden .

Efter total nedsænkning i vandet er der altså efter 24 ti- 2 mer stadig 41% salt, dvs. ca. 20 g NaCl pr. m , tilbage pået overtrask, der er behandlet med det her omhandlede mid¬del.

Efter 17 timers nedsasnkning konstateres der praktisk tagetikke mere tab af NaCl.

Slidprøve på en trafiksimulator

Indledningsvis bestemmes det NaCl, der ikke er beskyttetaf fikseringsmidlet ifølge opfindelsen, ved en reaktions- prøve med AgNOg. Endog efter befugtning er der ingen reak¬tion.

Dernæst simuleres slid ved kørsel med et gummidæk på pladen.Efter 5000 passager er reaktionen positiv, først og frem¬mest på hjulets vej, hvilket viser, at der stadig er salttilbage.

Forsøg med afglidning i kulde

Plader, der i forvejen er behandlet med en traditionel salt¬opløsning eller det her omhandlede middel, nedfryses til-30°C. Dernæst tilsættes samme mængder vand på pladerne.

Der dannes is, og pladerne får lov til at opvarme sig igen.Ved en temperatur på -15°C konstateres, at isen frigør sigpå overfladen af de plader, der er behandlet med det heromhandlede middel, medens den klæber til overfladen af deplader, der er behandlet med den traditionelle saltopløs¬ning .

Under samme betingelser er afglidningen, målt med et SRT--apparat, mindre ugunstig med det her omhandlede middelend med den traditionelle saltopløsning.

Der er i øvrigt gennemført forsøg på vejen med dette middel.

Midlet påføres i en mængde på 50 g NaCl pr. m . Efter 8 må¬neders forløb og efter en nedbørsmængde på 350 mm i løbetaf 55 regnskyl er der stadig tilstrækkeligt natriumchloridpå vejen til at være effektivt mod dannelse af islag.

Eksempel 2

Der fremstilles et fikseringsmiddel ved blanding under om- -røring af 43,5 vægtdele af den i eksempel 1 anvendte dispersion,, 6,5 vægtdele af den i eksempel 1 anvendte opløsning af kalium-methylsiliconat, 100 ppm. skumdæmpende middel "Rhodorsil"® 416.

Ved hjælp af dette middel fremstilles et anti-islagdannel-sesmiddel ved blanding af50 vægtdele af ovenstående fikseringsmiddel, 100 dele NaCl og306 dele vand.

Med dette middel gennemføres forsøg som i eksempel 1 under 2 påføring af midlet i en mængde på 100 g NaCl pr. m . Deropnås analoge resultater.

Eksempel 3 2 På en vej påføres successivt nedenstående tre midler pr. m ,idet vandet får lov til at fordampe mellem hver påføring:

Middel 1 (stort indhold af fikseringsmiddel)indeholdende - 38 g fikseringsmiddel ifølge eksempel 15,74 g NaCl

Middel 2 (stort indhold af salt) indeholdende 4 g fikseringsmiddel ifølge eksempel 141,10 g NaCl134,06 g vand

Middel 3 (stort indhold af fikseringsmiddel)indeholdende - 8 g fikseringsmiddel ifølge eksempel 1 3,16 g NaCl6,44 g vand

Der opnås en fortrinlig effektivitet mod dannelsen af is¬lag og en fortrinlig modstandsevne over for nedslidningaf på denne måde overtrukket natriumehlorid.

Eksempel 4

Der fremstilles et middel på samme måde som i eksempel 1,idet der dog til fikseringsmidlet sættes 2 promille"Duomeen"® T, beregnet på fikseringsmidlets vægt.

Der opnås en perfekt modstandsevne, når en plade, der er overtrukket med midlet, som er påført ved den her omhand- 2 lede fremgangsmåde i en mængde på 50 g NaCl pr. m , udsæt¬tes for laboratorieforsøg med dannelse af islag.

Forsøgsstudie af fikseringsmidlets virkning

Til påvisning af de fordelagtige karakteristika ved denher omhandlede fremgangsmåde, især i dens udførelsesformmed flere lag, hvad angår begrænsningen i størrelsen af dedannede natriumchloridkrystaller, gennemføres nedenståendeforsøg.

Forsøg 1

Et lag af en blanding af et sådant fikseringsmiddel, somer defineret i eksempel 1, og af mættet saltopløsning af¬sættes i en tykkelse på ca. 60 pm på en glasplade og fårlov til at tørre i 48 timer ved 20°C. Lad S være den mængdemættet saltopløsning i vægtdele, som sættes til 100 vægt¬dele fikseringsmiddel.

En undersøgelse i mikroskop viser, at natriumchloridetkrystalliserer i form af kubiske krystaller med en morfo¬logi, der er særdeles variable som funktion af den relativemængde fikseringsmiddel i blandingen. Ved små tilsattemængder saltopløsning, dvs. S = 50 - 100, sker der en md-vikling af flade krystaller ud fra et lille centralt kry- ·stal til dannelse af figurer i form af kors.

I dette tilfælde synes krystallerne på den anden side sær¬lig godt overtrukket med den polymere overtrækshinde. Vedstørre mængder saltopløsning (S = 250 - 500) vokser det cen¬trale krystal. Når man går ud fra krystallernes kanter, be¬mærker man ligeledes tilstedeværelsen af betydelige forgre¬ninger af flade krystaller, som gennemskærer rummet mellemkrystallerne. Dette fænomen er størst ved 500 dele saltop¬løsning. Derudover bliver forgreningerne mindre betydelige,og de forsvinder ved store mængder saltopløsning (overS = ca. 2500).

På tegningen viser kurve 1 variationerne i gennemsnits¬længden (L) i mm af det centrale krystals kant som funk¬tion af S.

Forsøg 2 På et første lag, der er afsat på den ved forsøg 1 angivnemåde, og som har en relativ mængde fikseringsmiddel svaren¬de til S = 50, afsættes en andet lag med en identisk udgangs¬tykkelse .

Gennemsnitslængden L i dette andet lag måles ved forskel¬lige værdier for S, og man konstaterer den afhængighed, derer illustreret ved kurve 2 på figuren.

Det viser sig, at det andet lag indeholder natriumchlorid-krystaller, hvis gennemsnitslængde L af kanterne ligger påunder 0,6 mm, dvs. tydeligt under gennemsnitslængden af om¬krystallisationskrystallerne fra en konventionel saltopløs¬ning uden fikseringsmiddel, og at man især ved et fornuftigtvalg af S kan opnå krystaller, hvis størrelse er af størrel¬sesordenen 0,2 mm.

Det skal bemærkes, at indholdet af vand i fikseringsmidletikke er afgørende, eftersom vand kun udgør en bærer, der

Claims (13)

1. Fremgangsmåde til forhindring af dannelse af islag påveje, ved hvilken der på en vejbelægning påføres et salt,der sænker vands frysepunkt, kendetegnet ved, :at vejbelægningen påføres mindst ét lag af et vandigt mid¬del, der indeholder en blanding af salt og et fikserings-middel, der indeholder en blanding af et klæbemiddel, sombestår af en vandig dispersion af en filmdannende polymereller copolymer, og et vandopløseligt, hydrofobt middel,der i luften bliver uopløseligt i vand, idet det hydrofobemiddel udgør 5-25 vægtprocent af tørstofindholdet i klæbe¬midlet, og idet fikseringsmidlet anvendes i en sådan mængde,at den totale mængde af klæbemidlet og.det hydrofobe mid¬del udgør 10-120% af saltets vægt.på tørvægtbasis.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved,at fikseringsmidlet på tørvægtbasis udgør 25-60% af saltetsvægt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg¬net ved, at saltet er natriumchlorid, der påføres i enmængde på 10-100 g pr. m vejbelægning.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved,at der på vejbelægningen påføres et lag af et materiale medet stort indhold af fikseringsmiddel og ringe indhold afsalt, vandet får lov til at fordampe, hvorpå der påføres et lag af et materiale med et stort indhold af salt ogringe indhold af fikseringsmiddel, vandet får lov til atfordampe, hvorpå der til sidst påføres et lag af et mate- riale med et stort indhold af fikseringsmiddel og ringe ind-- hold af salt.

5. Fikseringsmiddel til anvendelse ved fremgangsmådenifølge krav 1- 4,kendetegnet ved, at det inde¬holder en blanding af et klæbemiddel, der består af en van¬dig dispersion af en filmdannende polymer eller copolymer,og et vandopløseligt, hydrofobt middel, der i luften bli¬ver uopløseligt i vand, idet det hydrofobe middel udgør5-25 vægtprocent af tørstofindholdet i klæbemidlet.

6. Middel ifølge krav 5, kendetegnet ved, at detindeholder et skumdæmpende middel i en mængde på 10 - 20.000ppm på tørvægtbasis.

7. Middel ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved,at klæbemidlet er en vandig dispersion af en styren-buta-dien-copolymer, der indeholder 30 - 80 vægtprocent styren.

8. Middel ifølge krav 5- 7, kendetegnet ved,at det hydrofobe middel er et siliconat.

9. Middel ifølge krav 8, kendetegnet ved, atsiliconatet er et kalium-methylsiliconat.

10. Middel ifølge krav 5- 9,kendetegnet ved, at det hydrofobe middel udgør 10 - 15 vægtprocent af tør¬stofindholdet i klæbemidlet.

11. Middel ifølge krav 5 - 10,kendetegnet ved,at det indeholder et andet hydrofobt middel.

12. Middel ifølge krav 11,kendetegnet ved, atdet andet hydrofobe middel er valgt blandt langkædedeCg-Cig-mono- eller -polyaminer, der er vandopløselige ellergjort vandopløselige eller dispergerbare, N-alkyl-polyprop-ylen-mono- eller -diaminer med 8-22 carbonatomer i alkyl- delen eller langkædede C-^-C^Q-monoalkoholer.

13. Middel ifølge krav 11 eller 12, kendetegnetved, at det andet hydrofobe middel udgør 0—5 vægtprocentaf fikseirngsmidlets tørvægt.