Het ijsvrij maken van asfaltwegen is een interessant onderwerp om te bespreken, aangezien klimaatverandering en opwarming van de aarde tot de belangrijkste agendapunten behoorden tijdens de meest recente G20-top.
Zinnen als “polar vortex” zijn de afgelopen jaren een veelgebruikt begrip geworden, waardoor de noordelijke klimaten (en sommige zuidelijke staten) te maken kregen met de laagste temperaturen en gevoelstemperaturen die ze in tijden hebben meegemaakt.
Veel technologieën zijn gedwongen zich aan deze veranderingen aan te passen, waaronder de wegenonderhoudsdiensten in heel Noord-Amerika.
ZOUT EN PEKEL
Het gebruik van zout- en pekeloplossingen is verre van nieuw, ze worden al geruime tijd op onze wegen gebruikt. Zout wordt traditioneel gebruikt tijdens de wintermaanden om ijs en sneeuw van de wegen te smelten, terwijl het de tractie van voertuigen verbetert.
Pekel daarentegen is een zoutoplossing afkomstig uit gas- en oliebronnen, of via een mengsel van zoutoplossingen, en wordt van oudsher gebruikt als stofbestrijdingsmiddel op grindwegen, en meer recentelijk als strooipreventiemiddel op wegen.
De meest gebruikte producten voor de preventie en het smelten van ijs en sneeuw op wegen zijn (zie onderstaande tabel):
De meest gebruikte producten zijn de natriumchloriden, vooral omdat ze beschikbaar en het goedkoopst zijn. Natriumchloriden worden al sinds het begin van de 20e eeuw gebruikt als chemische stof voor de bestrijding van ijsvorming, maar de toxiciteit van natriumchloriden is aan een kritisch onderzoek onderworpen. Van zowel calcium- als magnesiumchloriden is beter bekend dat ze minder biologische gevolgen hebben dan natrium, en daarom de voorkeur verdienen, hoewel uit onderzoek blijkt dat deze beweringen alleen berusten op discussies in de literatuur en niet op ruwe gegevens. Anticorrosieve additieven kunnen ook aan deze producten worden toegevoegd om de gebruiksmogelijkheden ervan nog te vergroten en de effecten op voertuigen te verminderen.
NIEUWE PRODUCTEN
Elk jaar worden nieuwe producten op de markt gebracht met pakkende namen die vaak magie of tovenarij beloven, met eigen mengsels van dezelfde chemische ontdooimiddelen die al jaren worden gebruikt. Chemische ontdooimiddelen zijn meestal chloorzouten van natrium, calcium, kalium of magnesium (alle in de tabel boven/onder).
Er zijn ook chemicaliën zonder chloride, waaronder calciummagnesiumacetaat, kaliumacetaat en ureum. Sommige nieuwe producten op de markt worden gemengd met vloeibare bijproducten uit de levensmiddelen- of drankenindustrie, zoals bierafval en bietensap, of met algemene bijproducten uit de landbouw, zoals maïskoolhydraten of melasse.
Deze bijproducten verhogen het eutectische punt (het laagste smeltpunt van ijs ten opzichte van water) en verhogen de wrijvingscoëfficiënten om gladheid van wegen te voorkomen die soms optreedt bij gebruik van zuivere chloorpekel. Ter vergelijking: MgCl2 oplossingen hebben een concentratie van ongeveer 22% per gewicht, met een typisch eutectisch punt rond -21°C (-6°F), terwijl vloeibare calciumchloriden 30-32% CaCl2 bevatten met een eutectisch punt van -51°C (-60°F). Een mengsel van MgCl2 van 27% en 6% maïskoolhydraten verhoogt het eutectische punt tot -85°F (-65°C). In combinatie met andere verbeterde voordelen, zijn deze en vele andere relatief nieuwere chemische samenstellingen vaak en gemakkelijk te gebruiken als anti-ijsbestrijdingspraktijken van de nieuwe generatie.
ANTI-IJSVERHARDINGEN
Andere innovaties, zoals anti-ijsverhardingen, zijn ook over de hele wereld getest, met gemengde resultaten op de verschillende testvakken die sinds het eind van de jaren 1980 zijn uitgevoerd. Het idee is om chemische ontdooimiddelen aan het warme mengsel zelf toe te voegen op het ogenblik van de productie, die bedoeld zijn om het ijsvormingseffect op wegen te vertragen wanneer de winter toeslaat.
De deicers zijn ingekapselde calciumchloridekorrels, die zijn getest op een toevoeging van 5-7% van het gewicht aan het warme mengsel, als onderdeel van het mengselontwerp, en zijn ontworpen om het calciumchloride inactief te houden totdat het wegdek slijt onder invloed van het verkeer. De korrels zijn uniform in het mengsel, zodat ze actief zijn over de gehele diepte van de overlaging. Bij deze toevoegingspercentages werd een dramatische stijging van de produktiekosten van het afgewerkte mengsel waargenomen, terwijl ook gladheid van het wegdek werd geconstateerd.
Verscheidene Noordamerikaanse proefvakken zijn met deze technologie uitgevoerd, verspreid over Colorado, New York, Pennsylvania, Minnesota en tien in Ontario. Het Office of Materials, Research and Standards van de Minnesota DOT verklaart dat het door hen uitgevoerde proefvak volgens de fabrikant minder onderhoudsvoertuigen en minder manuren nodig heeft voor de bestrijding van sneeuw en ijs, met behoud van voldoende veiligheid door het gebruik van een anti-ijsverhardingsconstructie.
Na de aanleg en gedurende de gehele observatieperiode werden geen significante ijsbestrijdingsobservaties waargenomen, terwijl de prestaties van de overlaging zelf onvoldoende waren, waardoor de staat zich genoodzaakt zag enkele gedeelten van de proef te frezen en te vervangen. Er hebben geen verdere proeven plaatsgevonden. De andere DOT’s meldden soortgelijke resultaten van hun proefvakken, en er zijn geen programma’s bekend die momenteel worden uitgevoerd. Enkele bureaus meldden dat ze bij zeer milde sneeuwval wel wat smeltvoordelen zagen, maar dat ze ook problemen hadden met het mengsel en de verdichting.
OPLOSSINGEN OP ZONNE-ENERGIE
Op zonne-energie werkende verwarmingssystemen zijn met succes uitgeprobeerd op brugdekken voor het smelten van ijs. Pave Guard Technologies, een bedrijf uit Missouri, heeft de zonne-energiesystemen ontworpen. Ze werden geïnstalleerd op twee bruggen op Route 10 bij Excelsior Springs, een stad in de buurt van Kansas City. De systemen van Pave Guard maken gebruik van zonnepanelen om een antivriesoplossing te verwarmen. De oplossing circuleert in leidingen onder het wegdek, waardoor ijsvorming wordt voorkomen en de wegen veiliger worden in winterse omstandigheden. Het MODOT heeft merkbare, veiligere resultaten vastgesteld. Deze technologie is veelbelovend voor de preventie van ijsvorming op brugdekken.
Het tijdschrift “Asphalt” maakte al eerder melding van vier mogelijke technieken om zonne-energie in asfaltwegen in te bouwen, op basis van onderzoek dat halverwege de jaren negentig is verricht aan de universiteit van Rhode Island. Een daarvan is het installeren van pijpen gevuld met water onder het oppervlak van de rijbaan. Het in de leidingen verwarmde water kan worden gebruikt om gebouwen te verwarmen of turbines in elektriciteitscentrales te laten draaien. Interessant is echter dat het verwarmde water ook zou kunnen worden opgeslagen en teruggevoerd naar de rijbaan om ijsvorming te voorkomen of te ontdooien. Theoretisch van aard, zou dit in de toekomst kunnen worden onderzocht. Deze methode zal duur zijn voor een grootschalig project.
MONITORING
Uit gesprekken met professionals uit de sector heb ik geleerd dat de vooruitgang op de chloride-markt vooral te danken is aan de apparatuur en geavanceerde bewaking.
“De grootste recente vooruitgang is te zien in de technologie die wordt gebruikt om de wegen te bewaken in de aanloop naar een storm, en ook bij de follow-up. Er is nu apparatuur beschikbaar en in gebruik die de toestand van een weg documenteert, wind- of vlagerige gebieden binnen een bepaald gedeelte van de weg, hoogteveranderingen, snelheidsbeperkingen, beschutte gebieden documenteert en chloorspuithoeveelheden genereert voor elk gedeelte van de weg,” zegt Cecil Loder van Innovative Surface Solutions, een chloorleverancier in het noordoosten van de VS en in Canada.
“Deze gegevens kunnen in de computers van de sproeiapparatuur worden geprogrammeerd, waardoor de exacte doseringen worden gegenereerd die voor een bepaald gedeelte van de rijbaan nodig zijn. Naast dit grote voordeel heeft de apparatuur ook het voordeel van documentatie in geval van een ongeluk, wat snel informatie oplevert die van toepassing is op de voorafgaande preventieve onderhoudsactiviteiten die door de onderhoudsaannemer zijn uitgevoerd. Dit is een belangrijke stap voorwaarts voor alle betrokkenen, omdat het ervoor zorgt dat de nodige maatregelen worden genomen om de wegen te onderhouden en zo de burgers te beschermen, terwijl de aannemer wordt beschermd tegen aansprakelijkheid als er een probleem ontstaat,” voegde Loder eraan toe.
Kennedy is Sales en Marketing Manager bij McAsphalt Industries Limited.