Abstract: Problem
Resultat från senare års forskning har påvisat att slitage av vägbeläggningar och bidrag från slitage och nedmalning av påfört friktionsmaterial är av mycket stor betydelse för höga halter av inandningsbara partiklar (PM10) i omgivningsluften. Även för PM2,5 (s.k. respirabla partiklar) har vägdammet visats utgöra en betydande andel under vinterhalvåret. Båda dessa fraktioner har påvisats ha negativa hälsoeffekter och för PM10 finns miljökvalitetsnormer fr.o.m. januari 2005. I många hårt trafikerade väg- och gatumiljöer i Sverige överskrids normerna för PM10 och det är därför av stor vikt att finna åtgärder som kan begränsa vägdammets bidrag.
Dammbindning har visast sig vara en tämligen effektiv metod att dämpa höga partikelhalter i tätortstrafik. Åtgärden används t.ex. i Helsingfors, Oslo och Trondheim som akutåtgärd under särskilt dammiga perioder. Främst används magnesiumklorid och kalciumklorid. I Stockholm har kalciummagnesiumacetat (CMA) provats med goda resultat. Dock har vissa problem med minskad friktion uppstått direkt efter utläggningen.
Även om dammbindning är effektivt för att dämpa höga dammkoncentrationer är det inte en bestående lösning på damningsproblemen, eftersom många beläggningar slits effektivare då de är fuktiga. Dammbindningsmedlet bidrar på så vis till ökat slitage och ökad dammbildning. Då vägen torkar upp efter dammbindning kan alltså än högre partikelkoncentrationer uppstå. Dammbindning kan därmed behöva kompletteras med någon åtgärd för att avlägsna partiklarna från vägytan. Olika typer av saltlösningar kan även i sig själva bidra till partikelhalterna då de torkar upp och saltytan eroderas av trafiken.
Förutom den dammbindande funktionen har dammbindningsmedlen även effekter på omgivande miljö, material i vägmiljön och på väglaget (friktion, fuktighet etc.). Det finns i dagsläget en hel del litteratur om miljöeffekter av salter ur funktionsperspektivet friktionshöjning vintertid. Däremot saknas en helhetsbild av effekterna ur perspektivet dammbindning. Den mesta kunskapen om dammbindning och dess eventuella externa effekter är framtagen för grusvägar, som inte är direkt överförbara till belagda vägar.
I Vägverkets Utvecklingsområde 13 anges som prioriterat forskningsbehov att:
• Dammbindning för belagd väg under barmarksperiod med Calcium Magnesium Acetat CMA och magnesium klorid behöver undersökas ur olika aspekter t ex för mark och vatten samt korrosivitet
Detta projekt avser ta fram denna kunskap, men även om dammbindningens effekter på t.ex. trafiksäkerhet och korrosion av bl.a. fordon och vägutrustning för att ge en helhetsbild av dammbindningsmedlens effekter. Dessutom avses ny kunskap tas fram om hur effektiva och varaktiga olika dammbindningsmedel är med hjälp av fältförsök.
Projektförslaget har koppling till ett projektförslag av VTI och ITM/SLB (”Åtgärdsprogram avseende miljökvalitetsnormen för partiklar i Stockholms län – en effekt- och cost benefit analys”), där en bredare uppföljning av Stockholms åtgärdsprogram mot inandningsbara partiklar föreslås. Föreliggande förslag skulle delvis kunna bidra till indata till detta projekt. Projektförslaget har även koppling till ett annat projektförslag av VTI, NOrdic Envicon och ITM/SLB (”Uppföljning av åtgärder mot höga halter av PM10 samt utvärdering och jämförelse av utvärderingsmetoder”), där nyutvecklade mätfordon och en dammprovtagare föreslås utnyttjas för att följa upp effekter av åtgärder mot vägdammsemission i Stockholm och Helsingfors.
Syfte
Syftet med föreliggande projektförslag är att genom kunskapssammanställning och praktiska försök belysa olika dammbindningsmedels funktion och för- och nackdelar ur ett helhetsperspektiv.
Metod
Etapp 1.
I denna etapp genomförs en kunskapssammanställning av befintliga dammbindningsmedels olika effekter ur alla betydelsefulla aspekter (effektivitet, miljö, friktion, hälsa och korrosion). Litteraturstudier och intervjuer för att inhämta kunskap från verksamhet i Norge, Finland och Sverige. Ett mindre moment avser förbereda etapp 2, där lämplig försöksuppställning, exponeringstider m.m. kan provas ut.
Etapp 2.
I denna etapp genomförs fältförsök med några potentiella dammbindningsmedel. Friktion, effekt på halter av vägdamm, effektens varaktighet i relation till väglag, trafik och meteorologiska faktorer studeras. Halter av PM10 och PM2,5 följs upp med såväl stationära som mobila instrument och provtas med filterprovtagare för insamling och analys av PM10 och PM2,5. Filtrens innehåll analyseras med avseende på ämnen med vägdamm respektive olika dammbindningsmedel som källa. På så vis kan såväl dammbindningsmedlets dammbindande effekt studeras samtidigt med medlets eget eventuella bidrag till partikelfraktionerna. Vidare kan förändringar i ytkoncentrationen av vägdamm och dammbindningsmedel provtas och analyseras med en vägdammsprovtagare.
Förväntat resultat
Projektet förväntas resultera i en god bild av olika dammbindningsmedels funktion och deras externa effekter. Resultaten ska kunna tillämpas direkt vid val av lämplig metod för dammbindning av belagda vägar på ett sätt så att den dammbindande effekten kan vägas mot andra effekter avseende miljö, friktion, hälsa och korrosion.Abstract: Problem
Research has shown that wear of pavements and the crushing of traction material are of great importance to high concentrations of inhalable particles (PM10) in ambient air in Sweden. Also for PM2,5 road dust has shown to be an important contribution. Both fractions have proven to have negative health effects and for PM10 an environmental quality standard is applied since 1st January 2005. In many highly trafficked streets and roads the EQS limits are surpassed due mainly to wear particles, why it is important to find ways to reduce these emissions.
Dust binding of paved roads has shown to be rather effective to reduce dust emissions. In Helsinki CaCl2 is used as an acute measure, while in Oslo and Trondheim MgCl2 is used in combination with cleaning. In Stockholm successful results have been made with CMA (calcium magnesium acetate) which has the environmental and corrosive advantage of not being a chloride salt. Also MgCl2 has been tested in Stockholm with rather good results.
Even if dust binding is effective it is not a solution to the road dust problem, since the wear of many pavement types increases during wet conditions. In this way, the actual wear of pavements can increase due to dust binding. If the trapped dust is not removed by rain or cleaning, even worse dust emissions can result when the roads dry up. It therefore might be suitable to combine dust binding with other measures to remove the dust. Different dust binders can also contribute to salt dust as the salt dries up and becomes a crust that can be fragmented by traffic.
Dust binders also have effects on environment, materials in the road environment and affect the road condition (friction, humidity etc.). Today there is a quite large literature about effects of road salt from a friction enhancing perspective, but very little from the dust binding perspective. Most of the current literature concerns unpaved roads and is therefore not directly applicable to paved road conditions.
In the SNRA development area 13 a priority is given to research needs concerning different aspects of paved road dust binding including CMA and CaMg2.
Aim of study
This project aims at investigating the effects of different dust binders for paved roads including effects on environment, traffic safety and corrosion to attain a comprehensive picture of dust binder effects. Furthermore we intend to investigate the effectiveness and duration of different dust binders
Methods
Phase 1
A comprehensive state-of-the-art report on dust binders regarding all important aspects (effectivity, environment, friction, health, corrosion) based on current literature and interviews. This phase also incorporates a planning part for phase 2.
Phase 2
Field experiments with some potential dust binders. Follow up on effects on friction, particle concentration and duration in relation to road condition, traffic flow and meteorology. PM10 and PM2,5 concentrations are studied using both stationary and mobile equipment. PM10 and PM2,5 sampling is performed to study contributions from road wear particles and dust binder compounds. Furthermore the development of the surface concentration of road dust and dust binder can be sampled using a road dust sampler.
Expected result
This project is expected to result in a comprehensive picture of the performance and effects of different dust binders for paved roads so as to be able to consider dust binding effectivity to other effects concerning e.g. friction, environment and corrosion.