NO152655B - Fremgangsmaate for aa hindre dannelse av isbelegg paa et veidekke og preparat for anvendelse ved fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å hindre dannelse av isbelegg på veier og fremme smelting av sne. Oppfinnelsen angår likeledes et bindingspreparat for anvendelse ved utførelsen av fremgangsmåten.

Det er kjent flere metoder for å hindre dannelse av isbelegg på veier. De eldste av disse metoder går ut på å foreta en salting av veibanen med produkter som nedsetter vannets frysepunkt, nemlig med salter, såsom natriumklorid, calciumklorid og magnesiumklorid, eller også med ethylen-glycol.

Som oftest foretas saltingen med natriumklorid. En

slik salting er imidlertid effektiv kun i meget begrenset tid. Hvis nemlig saltingen foretas med tørt salt på tørt veidekke, vil trafikken raskt forårsake fjerning av en stor del av saltet. Dersom veidekket er fuktig, vil saltet ha en tendens til å lime seg til veidekket, og trafikken har da bare liten innflytelse på fjerningen av saltet. Det er derfor man ofte foretar saltingen ved hjelp av en saltlake eller et fuktet salt. Imidlertid kan et annet fenomen opptre og fjerne saltet fullstendig, nemlig regn. Forhåndssaltingen blir da helt ineffektiv, fordi regnvannet raskt oppløser saltet og skylder dette vekk fra veibanen. De ulykker som skyldes isbelegg på saltede veier, er gjerne et resultat av det ene eller det annet av disse to fenomener. Dessuten må saltingen om vinteren foretaes temmelig ofte, fordi saltbelegget stadig må fornyes. Som følge av den hyppige og omfattende salting som foretas i våre dager for å motvirke dannelsen av isbelegg, forårsakes skade på omgivelsene og en økning,

som av og til kan være betydelig, av saltinnholdet i sjøer og elver og sågar i grunnvannet.

Det har likeledes vært foreslått å innlemme salter i selve veidekket. Denne metode er imidlertid kostbar.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe de ovennevnte ulemper ved å tilveiebringe en fremgangsmåte for å hindre dannelsen av isbelegg på veier, som er effektiv i lang tid, som medfører lavere totalomkostninger enn de klassiske metoder og som er skånsom overfor omgivelsene som følge av den meget beskjedne mengde salt som påføres, hvorved

korrosjonsfaren reduseres.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det således en fremgangsmåte for å hindre dannelse av isbelegg på ét veidekke, ved hvilken veidekket påføres salt som nedsetter vannets frysepunkt. Fremgangsmåten utmerker seg ved at

saltet festes på veidekket ved at veidekket påføres

minst ett lag av et vandig preparat inneholdende saltet og et bindingspreparat, hvilket bindingspreparat hovedsakelig ut-gjøres av en blanding av et bindemiddel bestående av en vandig dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer og et vannoppløselig, hydrofobt middel som i luft blir vann-uoppløselig, idet andelen på vektbasis av det hydrofobe middel i forhold til mengden av bindemiddel regnet på tørrvekt-basis er fra 5 til 25% og bindingspreparatét anvendes i en slik mengde at bindemidlet og det hydrofobe middel tilsammen, på tørrvektbasis, utgjør fra 10 til 120% av vekten av saltet.

Fortrinnsvis er mengden av det hydrofobe middel, beregnet på bindemidlets tørrvekt, fra 10 til 15 vekt%. Fortrinnsvis anvendes bindingspreparatét i en slik mengde at bindemidlet og det hydrofobe middel tilsammen, og regnet på tørrvektbasis, utgjør fra 25 til 60% av saltets vekt.

Det tilveiebringes likeledes i henhold til oppfinnelsen et bindingspreparat for anvendelse ved den ovenfor angitte fremgangsmåte, hvilket bindingspreparat utmerker seg ved at det omfatter en blanding av et bindemiddel bestående av en vandig dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer og et vannoppløselig, hydrofobt middel som i luft blir vannuoppløselig, og at andelen på vektbasis av det hydrofobe middel i forhold til mengden av bindemiddel regnet på tørrvektbasis er fra 5 til 25%.

Bindingspreparatét kan dessuten eventuelt inneholde

et skumningshindrende middel i en mengde av fra 10 til 20.000 ppm, regnet som tørrvekt.

I henhold til en første utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen påføres der på veidekket ett enkelt lag av det vandige preparat inneholdende en blanding av salt og bindingspreparat. Dette preparat trenger dypt ned i veidekkets porer og fordypninger. Vannet tillates å fordampe. Etter fordampningen av vannet erholdes saltkrys-taller som er overtrukket med en film som er praktisk talt ugjennomtrengelig for rennende vann, men som er gjennom-trengelig for vanndamp. Saltkrystallene er dessuten fast bundet til veidekkets overflate.

Saltkrystallene motstår således både bortvasking som følge av regn og veitrafikken. Som følge av overtrekks-filmens gjennomtrengelighet for vanndamp er saltkrystallene likevel effektive med hensyn til å forhindre dannelse av isbelegg .

I henhold til en foretrukken utførelsesform påføres preparatet i flere lag, idet totalmengden av bindemiddel pluss hydrofobt middel i lagene holdes innenfor de ovennevnte grenser, dvs. innenfor området fra 10 til 120% av vekten av saltet. Imidlertid varierer mengden av bindingspreparatét i forhold til saltets vekt i de enkelt lag innenfor vide grenser.

Dersom det foretaes avsetning av tre lag, foretaes følgende påføring: et første lag av et preparat med høyt innhold av bindingspreparat og lavt saltinnhold; et andre lag av et preparat med høyt saltinnhold og lavt innhold av bindingspreparat; og et tredje lag av et preparat med et høyt innhold av bindingspreparat og lavt saltinnhold. Vannet tillates å fordampe mellom hver påføring.

Med et preparat med høyt innhold av bindingspreparat

og lavt saltinnhold forstås et preparat som inneholder fra 0,5 til 500 deler, på tørrvektbasis, bindingspreparat pr. vektdel salt, og med et preparat med høyt saltinnhold og lavt innhold av bindingspreparat forstås et preparat som inneholder fra 0,5 til 50 deler, regnet på tørrvektbasis, bindingspreparat pr. 100 vektdeler salt, også regnet på tørr-vektbasis .

Saltet som anvendes, kan med fordel være natriumklorid, både ut fra et prishensyn og med hensyn til effektivitet. Også andre salter kan imidlertid benyttes, spesielt kloridene,

såsom magnesiumklorid, eller også nitratene.

Natriumkloridet anvendes fortrinnsvis i en mengde av fra 10 til 100 g/m 2 veidekke. Det anvendes vanligvis, som i og for seg velkjent, i form av en mettet, vandig oppløsning.

Bindemidlet utgjøres av en vandig dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer. Praktisk talt en hvilken som helst dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer kan benyttes, og spesielt de som erholdes ved polymerisering eller copolymerisering av monomere med én eller flere ethylenbindinger.

Bindemidlet kan med fordel være en vandig dispersjon av en styren-butadien-copolymer som inneholder 30 - 80 vekt% styren. Som andre eksemnler kan nevnes vandiae dispersjoner av vinylpolymerer eller -copolymerer, såsom polymerer eller copolymerer av vinylacetat eller vinylklorid.

Det skumningshindrende middel kan være et hvilket som helst egnet middel som er forlikelig med bindemidlet og det hydrofobe middel, og er spesielt en siliconolje, såsom det produkt som selges under varemerket Rhodorsil 416 av Société Rhone Poulenc.

Det vannoppløselige, hydrofobe middel er spesielt et siliconat, f.eks. et alkylsiliconat av natrium, kalium eller calcium. Denne type forbindelse, som spesielt er et methyl-siloxan med et forhold CH^/Si på fra 0,5 til 1,8, er mye brukt for å gjøre betong vannfast. Den omdannes under inn-virkning av luftens carbonsyre til et vannuoppløselig Silicon og et metallcarbonat.

For å øke den hydrofobe karakter av den dannede film kan man til bindingspreparatét tilsette et andre hydrofobt middel valgt spesielt blant langkjedede ^C6~C18^ mono~ eller polyaminer som er vannoppløselige eller som er gjort vannoppløselige eller -dispergerbare, N-alkyl (Cg-C22)-poly-propylen-monoaminer eller -diaminer og langkjedede

(C-^-C-jq) monoalkoholer, i en mengde av fra 0 til 5% av bindingspreparatét, regnet på tørrvektbasis.

Som eksempler på langkjedede, vannoppløselige aminer kan nevnes de produkter som markedsføres under varemerkene Duomeen ®, som er alkvl (C D ,-Cl. o0)-propylendiaminer, oq

Armeen , som er alkylaminer med fra 6 til 18 carbonatomei.

Bindingspreparatét fremstilles ved at man under om-røring blander sammen bindemidlet og det eller de hydrofobe midler, samt eventuelt andre bestanddeler.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og spesielt den utførelsesform hvor flere lag avsettes, medfører fire vesent-lige fordeler sammenlignet med den tradisjonelle fremgangsmåte : 1) saltkrystallene limer seg til veidekket når alt vannet i preparatet (inklusive saltlaken) er fordampet. 2) Saltkrystallene beskyttes praktisk talt fullstendig mot å utvaskes av rennende vann, idet den polymere membran som beskytter dem, er ugjennomtrengelig for vann, men gjennom-trengelig for vanndamp, i den grad luftfuktigheten når eller overskrider 75%. 3) Overflatespenningen av preparatet som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er sterkt nedsatt, hvilket muliggjør en god inntrengning av preparatet helt inn i det innerste av porene i kjørebanelaget, hvorved det dannes en saltreserve som ikke kan vaskes vekk av regnvannet.

Laboratorieforsøk har vist at tilsetning av bindingspreparatét til en mettet oppløsning av NaCl nedsetter overflatespenningen, som for en mettet, ren oppløsning av NaCl er 82 dyn/cm, til en verdi av ca. 27 dyn/cm for en blanding inneholdende en del bindingspreparat til 1,5 - 10 deler mettet NaCl-oppløsning. Denne bemerkelsesverdige nedsettelse av overflatespenningen som oppnåes for en saltlake som til-settes bindingspreparatét, muliggjør en bedre inntrengning av produktet i porene i de bituminøse lag som utgjør vei-dekkenes kjørebanelag. 4) I den utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor det påføres flere lag, er det mulig å holde full kontroll med saltkrystallenes dimensjoner under fordampningen av vannet i preparatet, takket være muligheten for å regulere mengdeforholdet mellom bindingspreparatét og saltlaken i hvert enkelt av de ulike, på hverandre påførte lag. Det kan oppnås krystaller med kantlengde fra 0,035 mm til 1 mm. Beregninger viser at 1 g salt som utgjøres av krystaller hvis kantlengde er 0,035 mm, består av ca. 11 millioner krystaller, mens 1 g salt som utgjøres av krystaller med sidekant 1 mm (dvs. den midlere dimensjon for omkrystallis-eringskrystaller-som fås ut fra en konvensjonell saltlake), består av 500 krystaller.

Tatt i betraktning at saltets effektivitet med hensyn til å hindre isbelegg hovedsakelig avhenger av den spesi-fikke overflate, og således av krystallenes dimensjoner, virker det som om erholdelsen av krystaller med mindre dimensjoner som følge av reguleringen av mengdeforholdet mellom bindingspreparatét og saltlaken i de ulike, over hverandre avsatte lag, er en faktor som i betydelig grad forbedrer virkningen av preparatet ifølge oppfinnelsen.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

Det ble fremstilt et bindingspreparat ved at det under omrøring ble blandet sammen: 47,85 vektdeler av en vandig dispersjon av en styren-butadien-copolymer (med et vektforhold styren/butadien på 60/40) med 50% tørrstoff-innhold (markedsført under varemerket Rhodopas SB 012 av Société Rhone-Poulenc),

7,15 vektdeler av en oppløsning av kaliummethylsiliconat inneholdende 45 vekt% aktive bestanddeler (markedsført under varemerket Rhodorsil Siliconate 51 T av Société Rhone-Poulenc ) ,

100 ppm Rhodorsil 416 som skumningshindrende middel.

Ved hjelp av dette preparat ble det fremstilt et preparat for å forhindre isbelegg ved blanding av: 55 vektdeler av det ovenfor angitte bindingspreparat, 50 vektdeler opptiningssalt (NaCl fra Société des

Salines Suisses Réunies),

138 vektdeler vann

Sum 24 3 vektdeler preparat

Det ble utført forsøk med dette preparat på plater for-synt med bituminøse belegg. Preparatet ble påført i en mengde svarende til 50 g NaCl pr. m 2-og sammenlignet med en konvensjonell saltlake som var påført med samme mengde NaCl. Forsøkene ble utført etter at vannet var fullstendig fordampet.

De anvendte plater hadde dimensjonene 50 x 18 x 5 cm og besto av et konvensjonelt veibelegg av typen AB 16 med en bitumen med gjennomtrengning 60/70.

Forsøk for bestemmelse av motstanden mot utvaskning

Plater ble neddykket i 8 1 demineralisert vann, og mengden av salt som ble oppløst i vannet, ble målt og ut-trykt i % av den opprinnelige mengde.

Etter fullstendig neddykning i vann forblir det således etter 2 4 timer fortsatt tilbake 41% salt på et veibelegg behandlet med det nye preparat, dvs. ca. 20 g NaCl/m<2>.

Etter 27 timers neddykning finner der praktisk talt ikke lenger sted noe tap av NaCl.

Forsøk for bestemmelse av avslitningen i en trafikksimulator

Man bestemte først mengden av NaCl som ikke var be-skyttet av bindingspreparatét ifølge oppfinnelsen, ved et forsøk som innebærer omsetning med AgNO^• Selv etter fukt-ing fant der ikke sted noen reaksjon.

Man simulerte deretter slitasje ved at man lot et dekk rulle på platen. Etter 5000 passeringer var reaksjonen positiv, hovedsakelig der hvor hjulet hadde passert, hvilket viser at det fortsatt var salt tilstede.

Forsøk for bestemmelse av glattheten ved lav temperatur

Plater som på forhånd var blitt- behandlet med en konvensjonell saltlake, henholdsvis med det nye preparat, ble nedkjølt til -30°C. Platene ble så tilført like store mengder vann. Det dannet seg is, og platene ble tillatt å oppvarmes. Ved en temperatur på -15°C viste det seg at isen løsner fra overflaten av platene behandlet med det nye preparat, mens den hefter til overflaten av platene behandlet med konvensjonell saltlake.

Under de samme betingelser var glattheten, slik den måles med et SRT-apparat, mindre ugunstig for platene be-^ handlet med det nye preparat enn for platene behandlet med konvensjonell saltlake.

Med nevnte preparat er det forøvrig blitt foretatt forsøk også på vei. I

Preparatet ble påført i en mengde svarende til 50 g NaCl/m 2. Etter 8 måneder, hvorunder det falt 350 mm regnvann fordelt på 55 regnvær, var det fortsatt tilstrekkelig mye natriumklorid tilbake på veien til at dannelse av isbelegg kunne forhindres effektivt.

Eksempel 2

Det ble fremstilt et bindingspreparat ved at man under omrøring blandet: 4 3,5 vektdeler av den i eksempel 1 beskrevne dispersjon, 6,5 vektdeler av den i eksempel 1 benyttede oppløsning

av kaliummethylsiliconat, og

100 ppm Rhodorsil 416 som skumningshindrende middel.

Ved hjelp av dette bindingspreparat ble det fremstilt et preparat for å hindre dannelse av isbelegg ved blanding av:

50 vektdeler av ovennevnte bindingspreparat,

100 vektdeler NaCl

306 vektdeler vann.

Deb ble med dette preparat foretatt forsøk på samme måte som i eksempel 1, under anvendelse av preparatet i en mengde svarende til 100 g NaCl/m 2. Det ble oppnådd tilsvar-ende resultater.

Eksempel 3

Tre preparater som nedenfor angitt, ble, pr. m , påført over hverandre på en vei, idet man tillot vannet å fordampe mellom hver påføring: Preparat 1 (med høyt innhold av bindingspreparat) inneholdende: 38 g av bindingspreparatét ifølge eksempel 1

5,74 g NaCl

Preparat 2 (med høyt saltinnhold)

inneholdende: 4 g av bindingspreparatét ifølge eksempel 1

41,10 g NaCl

134,06 g vann

Preparat 3 (med høyt innhold av bindingspreparat) inneholdende: 8 g bindingspreparat ifølge eksempel 1

3,16 g NaCl

6,4 4 g vann

Det ble oppnådd en utmerket virkning mot isbelegg-dannelse og en utmerket motstandsdyktighet mot avslitning av det påførte natriumkloridbelegg.

Eksempel 4

Det ble fremstilt et preparat som angitt i eksempel 1, men med en tilsetning til bindingspreparatét av 2% Duomeen T, beregnet på vekten av bindingspreparatét.

Det ble oppnådd en meget varig motstandsdyktighet for en plate som var overtrukket med preparatet etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i en mengde svarende til 50 g NaCl pr. m 2, ved forsøk på dannelse av isbelegg utført i labora-toriet .

Eksperimentell undersøkelse av bindingspreparatets virkemåte

For å dokumentere fordelene som oppnås med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, spesielt hva angår den utførelses-form hvor der påføres flere lag, hva angår begrensningen av størrelsen av de dannede natriumkloridkrystaller, ble de følgende forsøk utført.

Forsøk 1

Det avsettes et lag av en blanding av et bindingspreparat som angitt i eksempel 1 og. mettet saltlake i en tykkelse av ca. 6Cyum på en glassplate, og det hele tillates å tørke i 48 timer ved 20°C. Antallet vektdeler mettet saltlake som settes til 100 vektdeler bindingspreparat, betegnes S.

Mikroskopisk undersøkelse viser at natriumkloridet krystalliserer i form av kubiske krystaller med en morfologi som varierer sterkt med den relative andel av bindingspreparatét i blandingen. For små mengder tilsatt saltlake, nemlig for verdier av S fra 50 til 100, utvikles der flate krystaller ut fra et lite,sentralt krystall, slik at der dannes korsformede strukturer.

I dette tilfelle synes på den annen side krystallene

å være særlig godt dekket av den polymere overtrekksfilm.

For større mengder saltlake (S = 250 - 500) øker størrelsen av midtkrystallet. Det sees også betydelige forgreninger av flate krystaller som starter i krystallenes hjørner og strekker seg på kryss og tvers i rommet mellom krystallene. Dette fenomen gjør seg mest merkbart for 500 deler saltlake. For mengder utover denne blir forgreningene mindre omfattende, og de forsvinner ved store mengder saltlake (S > ca. 2500).

I det vedføyede diagram viser kurve 1 hvordan den midlere lengde (L) i millimeter av midtkrystallets sidekant varierer som funksjon av S.

Forsøk 2

Over et første lag, avsatt som angitt under

forsøk 1, med en relativ andel av bindingspreparatét svarende til S = 50, avsettes et andre lag av samme utgangstykkelse.

Den midlere lengde L i dette andre lag måles for for-skjellige verdier av S, hvorved man finner den avhengighet som illustreres av kurve 2 i diagrammet.

Det vil sees at det andre lag oppviser natriumkloridkrystaller hvis sidekanters midlere lengde L er mindre enn 0,6 mm, dvs. klart mindre enn de krystaller som fås ved omkrystallisering av en konvensjonell saltlake uten tilsetning av bindingspreparat, og spesielt vil det sees at man gjennom et skjønnsomt valg av S kan erholde krystaller hvis dimensjon er av størrelsesordenen 0,2 mm.

Det er å merke at bindingspreparatets vanninnhold ikke er avgjørende, fordi vannet kun utgjør en bærer som for-damper etter påføringen på veidekket. Imidlertid vil man, ved påføring på veidekket av det vandige preparat inneholdende en blanding av salt og bindingspreparat, fortrinnsvis anvende en mengde vann som er tilstrekkelig til å oppløse alt saltet, men fortrinnsvis heller ikke mer.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for å hindre dannelse av isoelegg på et veidekke, ved hvilken veidekket påføres salt som nedsetter vannets frysepunkt, karakterisert ved at saltet festes på veidekket ved at veidekket påføres minst ett lag av et vandig preparat inneholdende saltet og et bindingspreparat, hvilket bindingspreparat hovedsakelig utgjøres av en blanding av et bindemiddel bestående av en vandig dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer og et vannoppløselig, nydro-fobt middel som i luft blir vannuoppløselig, idet andelen på vektbasis av det hydrofobe middel i forhold til mengden av bindemiddel regnet på tørrvektbasis er fra 5 til 25% og bindingspreparatét anvendes i en slik mengde at bindemidlet og det hydrofobe middel tilsammen, på tørrvektbasis, utgjør fra 10 til 12 0% av vekten av saltet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindingspreparatét anvendes i en mengde av fra 25 til 60%, regnet på tørrvektbasis, av vekten av saltet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at der som salt anvendes natriumklorid, og at dette anvendes i en mengde av fra 10 til 100 g/m 2 veidekke.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at veidekket påføres et lag av et preparat med høyt innhold av bindingspreparat og lavt saltinnhold, at vannet tillates å fordampe, at det så påføres et lag av et preparat med høyt saltinnhold og lavt innhold av bindingspreparat, at vannet tillates å fordampe, og at der til slutt påføres et lag av et preparat med høyt innhold av bindingspreparat og lavt saltinnhold.

5. Bindingspreparat for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det omfatter en blanding av et bindemiddel bestående av en vandig dispersjon av en filmdannende polymer eller copolymer og et vannoppløselig, hydrofobt middel som i luft blir vannuoppløselig, og at andelen på vektbasis av det hydrofobe middel i forhold til mengden av bindemiddel regnet på tørrvektbasis er fra 5 til 25%.

6. Bindingspreparat ifølge krav 5, karakterisert ved at det inneholder et skumningshindrende middel i en mengde av fra 10 til 20.000 ppm, regnet på tørrvektbasis.

7. Bindingspreparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at oindemidlet er en vandig dispersjon av en styren-butadien-copolymer inneholdende 30 - 80 vekt% styren.

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

9. Bindingspreparat ifølge krav 8, karakterisert ved at siliconatet er et Kaliummethylsiliconat.

10. Bindingspreparat ifølge krav 5-9, karakterisert ved at andelen på vektbasis av det hydrofobe middel i forhold til mengden av bindemiddel regnet på tørrvektbasis er fra 10 til 15%.

11. Bindingspreparat ifølge krav 5-10, karakterisert ved at det eventuelt også inneholder et andre hydrofobt middel.

12. Bindingspreparat ifølge krav 11, karakterisert ved at det andre hydrofobe middel er valgt blant langkjedede (C6~C18^ mono~ eller polyaminer som er vannoppløselige eller er gjort vannoppløselige eller -dispergerbare, N-alkyl(C0-C„0)-polypropylen-mono eller di- es 2. t. aminer og langkjedede (C,,-C,„) monoalkoholer. ib JU

13. Bindingspreparat ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at det andre hydrofobe middel på tørrvektbasis utgjør fra 0 til 5% av bindingspreparatét.