National Transport Library Research Database

BVFF Vinterdäcksinducerad kavitation – ett fenomen som bidrar till nedbrytning av våt vägbana (BVFF Winter road cavitation - a phenomenon contributing to degradation of wet road surfaces)

  • Johansson, Örjan
  • Luleå tekniska universitet, Universitet eller högskola, 202100-2841
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2021-05-01 -- 2022-04-30 Registration number:
  • Trafikverket 2021/78029
Subject(s): Abstract: Vinterväghållning och vägunderhåll har en avgörande betydelse för trafiksäkerhet och vägbullerstörning. Hypotesen för projektet är att kavitation är en viktig men förbisedd mekanism som bidrar till att nedbrytning av vägbanan går snabbast i samband med våt vinterväg. Orsaken skulle vara att våta vägbanor i kombination med typiska vinterdäcksmönster ger upphov till kraftfulla tryckstötar mot vägbanan. Tryckstötarna och höga flödeshastigheter när vatten pressas ur små hålrum skapar kavitation som innebär en kollaps av miljontals mikrobubblor vilket ger kraftfull erosion av vägbanan. Tillförs salt så förstärks erosionen. Dubbar bidrar till bildning av mikroporer men kavitationsintensiteten beror i högre grad på mönstergeometri och hastighet i kombination med vattenmängd och ytans textur. I första hand slits mjuka fyllnadsmaterial bort vilket ger en grövre textur som ökar kavitationseffekten. Kavitationsintensiteten kan relateras till interaktionszonen mellan däck och väg. Projektet bedrivs inledningsvis som en förstudie som i första hand avser att belägga den framställda hypotesen som har sin grund i förslagsställarens omfattande erfarenhet av hydrodynamisk och akustisk kavitation samt fordonsakustik och buller från vinterdäck. Förstudien avser att: 1) beskriva hur sammansättning och egenskaper av ballast och bitumen inverkar på nedbrytningshastigheten; 2) genom litteraturstudier och observationer av befintligt vägnät visa på faktiska skillnader i nedbrytningseffekt; 3) genomföra småskaliga modellexperiment avseende kavitationseffekt och nedbrytningshastighet av provbitar av olika beläggningstyp.Abstract: Winter road maintenance is of crucial importance for traffic safety and road noise nuisance. The hypothesis for the project is that cavitation is an important but rarely mentioned mechanism that contributes to the degradation of the road surface being fastest in connection with wet winter roads. The reason for this is that wet road surfaces in combination with typical winter tire patterns give rise to powerful pressure cavitation shocks against the road surface. The pressure shocks and high flow velocities when water is forced out of small cavities generate massive cavitation effects which means a collapse of millions of microbubbles which gives powerful erosion of the road surface. If salt is added, the erosion is strengthened. Studs contribute to the formation of micro pores, but the cavitation intensity depends to a great extent on the pattern geometry and speed in combination with the amount of water and the texture of the surface. In the first place, soft filling materials are worn away, which gives a coarser texture that increases the cavitation effect. The cavitation intensity can be related to the interaction zone between tire and road. The feasibility study aims to: 1) describe how the composition and properties of ballast material and bitumen affect the rate of degradation; 2) through literature studies and observations of existing road network show actual differences in degradation effects; 3) perform small scale model experiments regarding cavitation effect and degradation rate of specimens of different road surface types.
Item type: