Session 33 Mats Gustafsson

Hur påverkar vägbeläggningen
partikelemissionerna?

Mats Gustafsson1 och Christer Johansson2
1Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI)
2ITM, Stockholms universitet & SLB-analys

Vägbeläggningar och PM10
Sammanställning av Trafikverksfinansierade forskningsresultat
kring hur vägbeläggningars egenskaper påverkar emissioner
och egenskaper hos PM10

OBS! PÅHITTAT OMSLAG!

Mats Gustafsson, Transportforum 2012

Disposition

 Bakgrund – varför är partiklar från vägbana och däck
intressant?

 Egenskaper som kan påverka partikelbidlningen

 Resultat från studier i fält och laboratoriestudier

 Sammanfattning

 Forskningsbehov


Varför är slitagepartiklar från vägbeläggningar
intressant?
• Miljökvalitetsnormen använder PM10 – masskoncentrationen
av partiklar mindre än 10 µm.

• Slitagepartiklarna är förhållandevis grova och väger därför
mycket.

• Slitagepartiklar viktig orsak till överskridanden av MKN i väg-
och gatumiljöer.

• Kunskapsbrister kring egenskaper, toxikologi och åtgärder.

• Potentiell konflikt med trafiksäkerhetsaspekter komplicerar
åtgärdsarbetet.


Viktigaste faktorerna som påverkar PM10 –
emissioner från beläggning


Egenskaper som kan påverka partikelbildningen

Rimligt att anta att faktorer viktiga för totala slitaget också är
viktiga för emissionen av PM10
• Beläggningens konstruktion (ABT, ABS etc)
• Största stenstorlek
• Stenmaterialets egenskaper
• Alternativa beläggningar (ej vanlig asfalt, t.ex. betong,
gummiinblandning etc.)

ABS8 ABS11 ABS16


Resultat från fält och laboratoriestudier


Fält: EMMA – mätbil för emission av vägdamm

FÄLT
Christer Johansson, ITM


Laboratorium: VTI:s provvägsmaskin

PVM


Viktiga skillnader mellan fält och lab

Fält (EMMA) Lab (PVM)
Mäter direktemission och uppvirvling Mäter direktemission, inte uppvirvling

• Uppvirvling består av slitagedamm, men också av damm från
t.ex. sandning, byggverksamhet och intransporterat damm
från omgivande mark

• Skillnader i direkt emission mellan beläggningar i fält kan
maskeras av uppvirvling

• Uppvirvlingen påverkas också av beläggningsegenskaper
• bidrag från slitage
• ytegenskaper påverkar
• hur mycket damm som kan ansamlas på vägytan


Beläggningskonstruktionens betydelse för slitaget
2,5

ABT
ABS
2
15%
26%
Relativt slitage

1,5

20% 35% 26%

1

40%

0,5

0
Porfyr, Ä Kvartsit, R Kvartsit, K Hälleflinta Granit, F Diabas

Torbjörn Jacobson, TrV (VTI)


Beläggningskonstruktionens betydelse för PM10-
emissionen
ABT11 ABS11
• Få studier där endast
konstruktion varierats (samma
stenstorlek och stenmaterial)
• Exemplet det närmsta hittills –
ändå olika ålder (2008/09 och
2004) och olika stenmaterial
(men med liknande slitstyrka)

FÄLT
Johansson, ITM-rapport 198


Betydelse av största stenstorlek för slitaget
3

Porfyr Kvartsit
2,5

2
Relativt slitgae

1,5

1

0,5

0
HABT12 HABT16 HABS8 HABS12 HABS16 HABS20 HABT12 HABT16 HABS8 HABS12 HABS16



Största stenstorlekens betydelse för PM10-emissionen

ABS11
GAP11 ABS16
GAP16
• Mest jämförbara
beläggningarna
• Alla har kulkvarnsvärde <6

FÄLT


Största stenstorlekens betydelse för slitage

2.5

Kvartsit

2 Porfyr
y = -0.176x + 3.4471
R² = 0.877 Mylonit
Medelslitage per km (g)

1.5
y = -0,13x + 2,8
R² = 0,85
1

0.5

0
6 8 10 12 14 16 18
Största stenstorlek PVM


Största stenstorlekens betydelse för PM10-emissionen

11.00

Kvartsit
10.00
Porfyr
Mylonit
9.00
y = -0,13x + 2,8
PM10 vid 50 km/h

R² = 0,85
8.00

7.00

6.00

5.00

4.00
6 8 10 12 14 16 18
Största stenstorlek PVM


Stenmaterialets betydelse för slitaget
4

ABT11 ABT16
3,5

3
Relativt slitgae

2,5

2

1,5

1

0,5

0
Porfyr Kvartsit F. granit M. granit Gnejs Porfyr Kvartsit F. granit M. granit Gnejs



Stenmaterialets betydelse för PM10-emissionen
KKV <7 KKV <6 KKV <7
• Lägre kulkvarnsvärde verkar
ge lägre emissioner
• Effekten syns bara med
dubbdäck, eftersom KKV
påverkar direktslitaget, inte
uppvirvlingen
• Styrks av tidigare mätningar
med KKV<6 jfrt KKV<9

FÄLT


Stenmaterialets betydelse för PM10-emissionen

600 600

500 500
Ef (mg/fkm)

400 400

300 300

200 200

100 100

PVM


Alternativa beläggningar - gummiasfalt
GAP11 ABS11
GAP16ABS16
• Inga signifikanta skillnader
mellan gummiasfalt och
referenser.

FÄLT


Alternativa beläggningar - gummiasfalt
8

ABS11
GAP11
GAÖ11
6
PM10 (mg/m3)

4

2

0

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
Tid PVM


Alternativa beläggningar – dränerande asfalt

• Studier i fält visar att dränerande asfalt åtminstone inte ger
högre emissioner än vanlig asfalt.

• I laboratorium gav dränerande asfalt lägre emissioner än
tidigare testade vanliga asfaltsbeläggningar, men effekten
bedömdes främst bero på det mycket slitstarka materialet
(porfyr).

• Schweiziska, holländska och tyska studier menar att
dränerande beläggning kan bidra till lägre partikelemissioner
genom att minska uppvirvling av partiklar.


Alternativa beläggningar - betong

80
<10 µm Asfalt • Fälttester visar att betong ger
Betong
70
lägre partikelemissioner än en
60 referensasfalt trots sten med
Koncentration (µg/m3)

50 högre kulkvarnsvärde.
40 • Ombytta förhållanden i vänster
71
30
körfält förbryllar.
55
50
20 39 40
30
10

0
70 km/h 90 km/h 110 km/h

FÄLT
Johansson m.fl., ITM-rapport 192


Alternativa beläggningar - betong

• I laboratorium ger samma
betong förhållandevis hög
partikelemission jämfört med
tidigare provade material.
• MEN: referensbeläggning med
samma stenmaterial (granit
med kkv 6) provas först i år.
• Inga slutsatser kan därför dras
ännu om betongkonstruktionens
betydelse.

PVM


Betydelsen av textur

• I finska studier visar sig beläggningar med 5, 8 och 11 mm
emittera mindre PM10 än grövre referensbeläggningar.
Förklaras bl.a. med att en jämnare yta alstrar mindre damm.

• Större största stenstorlek medför generellt grövre textur.

• Grövre textur innebär större potential för ansamling av
partiklar som kan virvlas upp.

• Grövre textur – mindre slitage, men större partikelförråd i
ytan?


Sammanfattning
Beläggningsegenskap

PVM FÄLT
Största stenstorlek Mindre stenstorlek ger högre Mindre stenstorlek tenderar ge
emissioner högre emissioner
Stenegenskaper Både KKV och LA relaterar till kkv9 ger högre slitage-
emissioner, högre värden ger högre emissioner än kkv6
emissioner
ABT/ABS Inga jämförbara tester Ingen större skillnad om samma
kkv
Gummiinblandad Ger något lägre emissioner än Ger ung. samma emissioner
asfaltsbeläggning referenser som traditionell
Dränerande (tyst) Låg emission, men troligen beroende Ger ung. samma emissioner
beläggning på särskilt slitstarkt stenmaterial som ref
Betong Resultat ej slutanalyserade Ger lägre emission än asfalt
(endast en studie)


Forskningsbehov

• Hur viktig är slitstyrka i förhållande till ytparametrar som dels
kan påverka såväl slitage som förrådet av vägdamm (textur)?
• Ytegenskapernas inverkan. Pilottester tyder på att vägslipning
(ger negativ textur) ger lägre rullmotstånd och mindre buller.
Kanske också mindre slitage och partikelemission?
• Konstruktionens betydelse i förhållande till partikelemissioner
ännu oklar.
• Betydelsen av huvudmaterial kontra ”ortens sten” för
emissioner.
• Betydelse av ålder och inslitningsgrad.
• Alternativa material.
• Hur kan beläggningsegenskaperna optimeras med hänsyn till
såväl livslängd och teknisk funktion som till emissioner av
partiklar och buller?
• …


Tack för uppmärksamheten!
mats.gustafsson@vti.se


Session 33 Mats Gustafsson

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (8)

Session 33 Mats Gustafsson