Magnesiumklorid

MgCl2 salt til vegforml

Egenskaper, muligheter og begrensninger

2

Innhold

Forord side 3 1. Definisjoner .....................................................................side 4 2. Forekomst ........................................................................side 6 3. Produksjon .......................................................................side 7

3.1. Sjvann ..................................................................side 7 3.2. Saltsj .....................................................................side 7 3.3 Mineral ...................................................................side 8

4. Egenskaper.......................................................................side 10

4.1. Spesifikasjoner .......................................................side 10 4.2. Produktblad ............................................................side 10 4.3. Fasediagram ...........................................................side 11 4.4. Betong ....................................................................side 12 4.5. Befuktningsmiddel .................................................side 14 4.6. Korrosjon ...............................................................side 15

5. Anvendelse.......................................................................side 17

5.1. Stvbinding ............................................................side 18 5.2. Sntining ................................................................side 21 5.3. FS-30 ......................................................................side 22 5.4 Magnesiumklorids rolle i vintervedlikeholdet ........side 27

6. Magnesiumklorid og miljet............................................side 31 7. Oppsummering.................................................................side 33 8. Litteraturhenvisning.........................................................side 34

3

Forord

Vegdirektoratet har nsket f utredet magnesiumklorids egenskaper og dets betydning i drift av veier, bde sommer og vinter. Det blir i dag satt et stadig strre fokus p miljsiden i forbindelse med vintervedlikeholdet. Det er viktig at man er bevisst p de mulige ulempene som kan oppst i arbeidet med opprettholde sikkerheten og ivareta fremkommeligheten. Dette gjelder spesielt i forbindelse med snfall. Den samme oppmerksomheten m man rette mot stvdempingstiltak p grusveger og p asfaltdekker i tunneler og bygater. Vedlagte bidrag ser p hvilken rolle magnesiumklorid kan spille i denne sammenheng og hvilke gevinster man kan hente ved en kt innsats i vegvedlikeholdet. Oslo, 25.02.2004 G. C. Rieber Salt A/S Svein Erik Engebretsen

4

1. Definisjoner Eksoterm reaksjon

Hvis en kjemisk reaksjon finner sted i et system, vil temperaturen rett etter reaksjonen generelt vre forskjellig fra temperaturen rett fr reaksjonen. For kunne gjenopprette systemet til dets opprinnelige temperatur, m varmen enten strmme til eller fra omgivelsene. Hvis systemet er varmere etter reaksjonen enn fr, m varmen ha strmmet til omgivelsene for kunne gjenopprette systemet til dets opprinnelige temperatur. I slike tilfeller sies reaksjonen vre eksoterm, og hit hrer magnesiumklorids virkningsmekanisme. P bakgrunn av vanlig varmestrmsteori sies reaksjonsvarmen vre negativ.

Endoterm reaksjon

Hvis systemet er kaldere etter reaksjonene enn fr, m varmen ha strmmet fra omgivelsene for kunne gjenopprette systemet til dets opprinnelige temperatur. I slike tilfeller sies reaksjonen vre endoterm, og hit hrer natriumklorids virkningsmekanisme. P bakgrunn av vanlig varmestrmsteori sies reaksjonsvarmen vre positiv.

Vanndamptrykk

Hvis en ren vskemengde plasseres i en beholder som har et strre volum enn det vsken har, vil en viss mengde av vsken fordampe for fylle det gjenvrende volum av beholderen med damp. Under forutsetning av at noe av vsken er igjen, etter at likevekt er etablert mellom vske og damp, s er vanndamptrykket kun en funksjon av temperaturen i systemet. Trykket som er utviklet, er definert som vskens vanndamptrykk. Dette vanndamptrykket er en karakteristisk egenskap ved enhver vske, som imidlertid ker kraftig med temperaturen. Den temperaturen som gir et vanndamptrykk p 1 atmosfre, defineres som vskens kokepunkt. Bde natriumklorid og magnesiumklorid, lst i vann, reduserer vanndamptrykket i forhold til vann. Det innebrer at disse vskene fordamper senere enn rent vann, og magnesiumkloridlsning langt saktere enn natriumkloridlsning. Ser vi p vanndamptrykkreduksjonen i antall mm, for en 5 molar lsning av NaCl og MgCl2, finner vi 143 mm for NaCl og 377 mm for MgCl2.

5

Viskositet Et stoffs viskositet defineres som tagentialkraften pr. arealenhet mellom to horisontale plan i en gitt avstand. Det ene planet er fast, mens det andre planet beveger seg i en gitt hastighet. Arealet mellom planene er fylt med den vsken som skal mles. Tenker vi oss en vske som strmmer gjennom et langt, tynt rr med liten diameter, vil volumet av vsken som forsvinner i lpet av tiden t, vre gitt ved ligningen V = 3,14 . Pr4 . t . 1/8ln (Poiseuilles lov) der P = differensen i trykk mellom de to rrendene r = rrets radius l = rrets lengde n = viskositeten Det innebrer at enhver vske yter en viss motstand mot forandring av form. Denne egenskapen defineres som indre motstand og kalles viskositet. Viskositeten til en vske uttrykkes i forhold til vanns viskositet, som ved 20 o C er satt lik 1,0. Magnesiumklorid i vandig lsning har en viskositet som varierer med konsentrasjonen, og den er vist i fasediagrammet senere.

Eutektisk temperatur

Den laveste temperaturen en blanding mellom to stoffer kan ha (for eksempel salt og vann).

Fasediagram

En grafisk fremstilling som beskriver lseligheten av et salt som lses i vann. Der kan man lese av temperaturen som en funksjon av konsentrasjonen.

6

2. Forekomst Det er tre hovedkilder for produksjon av magnesiumklorid: Den viktigste av disse kildene er sjvann. Den langt strste forekomsten av magnesiumklorid finnes lst i sjvann. Nrmere 10 % av saltene i havet er magnesiumklorid. Sjvannet behandles med lut (NaOH), og magnesiumhydroksid (Mg(OH)2) felles direkte ut. Dette konverteres til magnesiumklorid (MgCl2), etter behandling med klorgass (Cl2). Den andre rstoffkilden er saltsjer, oppkonsentrert sjvann, som finnes fordelt i mange deler av verden. En spesiell betydning, i denne sammenhengen, har the Great Salt Lake i Utah og Ddehavet i Israel. Den tredje store rstoffkilden er carnallitt (KCl . MgCl2 . 6 H2O), et mineral som betegnes som et dobbeltsalt. Det er, som vist ovenfor, sammensatt av kaliumklorid og magnesiumklorid. Det typiske sammensetningsforholdet, i g/l er: MgCl2 - 296, MgSO4 - 48, KCl - 39, NaCl - 26 og H2O - 890. Dette danner grunnlaget for produksjonen av magnesiumklorid.

7

3. Produksjon Magnesiumklorid hexahydrat (MgCl2 . 6 H2O) - produksjon Magnesiumklorid danner fem hydrater, der hexahydrat er den vanligste. Det er tre hovedkilder for magnesiumklorid produksjon;

a) Fra sjvann i) Fra sjsaltproduksjon ii) Direkte fra sjvann

b) Fra saltsj

c) Fra carnallitt i) Opplsningsmetoden ii) Gruvedrift

3.1. Den viktigste kilden for magnesiumklorid er sjvannet i) Ved sjsaltproduksjon: Magnesiumklorid kan isoleres under den naturlige inndampningsprosessen som skjer ved produksjon av sjsalt. Det er en tidkrevende prosess, med en varighet p nrmere ett r. Derfor kan det vre mer optimalt med en direkte kjemisk behandling av sjvann. ii) Direkte fra sjvann: Sjvannet blandes med kalsiumhydroksid i en prosessenhet som kalles flokkulator. I flokkulatoren reagerer kalsium (fra kalsiumhydroksidet) med magnesium (fra magnesiumklorid i sjvannet) og danner den ulselige forbindelsen magnesiumhydroksid. Sjvannet, som n inneholder utfellingssaltet magnesiumhydroksid, ledes fra flokkuleringsenheten og over i store utfellingstanker. Etter at magnesiumhydroksidet er felt ut p bunnen, pumpes det ut som en slurry og blir deretter filtrert. Dette filtratet reagerer med saltsyre, og magnesiumklorid dannes. 3.2. Produksjon fra saltsj Magnesiumklorid danner fem hydrater (H2O), der det viktigste er hexahydrat: MgCl2 . 6 H2O. Ved en saltsj (for eksempel Ddehavet) felles carnallitt ut, og den lsningen man fr, inneholder i g/l: MgCl2 - 360, CaCl2 - 110, NaCl 7 og KCl - 5. P.g.a. vannets vanndamptrykk, vil solvarmefordampning kun skje ved svrt lave niver for relativ fuktighet. Etter 2-3 mnd. med fordampning er det oppndd en tetthet p 1365 g/l, og mineralet bischofitt felles ut.

8

I en patentert prosess (av Dead Sea Works) for produksjon av magnesiumklorid hexahydrat blir carnallitt, eller en blanding av carnallitt og natriumklorid, dekomponert i sitt eget krystallvann i et lukket kar under trykk ved 167,5 0 C. Rester av kaliumklorid som er igjen sammen med natriumklorid, blir sedimentert og fjernet. Den gjenvrende lsningen inneholder opptil 8,2 % kaliumklorid og 42,3 % magnesiumklorid. Ved nedkjling til 115 0 C ved fordampning, felles carnallitt ut og fres tilbake til sirkulasjonssystemet. Den resterende lsningen inneholder 1 % kaliumklorid og bestr i hovedsak av bischofitt (MgCl2 . 6 H2O). 3.3. Mineral Magnesiumklorid hexahydrat danner monokline krystaller og finnes bl.a. i mineralavsetninger, som carnallitt. Carnallitt (KCl . MgCl2 . 6 H2O)-avsetninger, inneholder store mengder med magnesiumsulfat s vel som magnesiumklorid (MgCl2). Fordampning av lsninger med et hyt innhold av magnesiumsulfat, frer til utfelling av dobbeltsalter, som inneholder: natriumklorid og magnesiumsulfat. I fremstillingen av disse lsninger, utfelles mesteparten av magnesiumsulfatet som langbeinitt (K2SO4, 2 M) eller som schnitt (K2SO4 . MgSO4 . 6 H2O) ved bruk av metanol som fellingskjemikalium. Ved en prosess, kalt opplsningsmetoden, kan man oppn en vske som inneholder 320 g/l MgCl2 i tillegg til kaliumklorid. i) Opplsningsmetoden: Selve prosessen starter ved at grunnvann ledes ned i carnallittlaget, slik at det blir en overgang fra fast stoff til en lsningsform. Deretter splittes mineralet. Saltene behandles i to separate produksjonsveger, for til slutt ende opp med kaliumklorid og magnesiumklorid. Ser vi p magnesiumkloridlsningen, viderebehandles den i et ett-trinns vakuumfordampningskammer, med henblikk p oppkonsentrere lsningen til 42 % (vektprosent). Deretter oppkonsentreres lsningen videre under trykk. Etter nytralisering og fjerning av urenheter, som kalsiumsulfat og syntetisk kiseritt, ledes smelten inn i kjlere. Her dannes store flak, som brekkes opp til nsket fraksjon, 3-5 mm, som er sluttproduktet MgCl2 . 6 H20. Alternativt kan smelten ledes til et kjletrn for produksjon av granular eller prills. ii) Gruvedrift: Carnallitt er, som fr nevnt, et dobbelt-salt, bestende av kaliumklorid og magnesiumklorid (KCl . MgCl2 . 6H2O), og det finnes avsatt i jordskorpen i en dybde av 700 - 900 m. Carnallitt har ftt sitt navn etter Carnall, en gruveinspektr fra Strassfurt. Gruvedriften er tradisjonell, med sprengning, knusning og transport til overflaten. Her blir rsaltet lst i en varm opplsningsprosess, og ved avkjling frigjres det meste av kaliumkloridet (KCl). Den gjenvrende moderluten inneholder for det meste magnesiumsalter, MgCl2 og MgSO4, i tillegg til gjenvrende rester av kalium - og natriumklorid. Laken blir fordampet, i et tradisjonelt fordampningskammer, inntil konsentrasjonen i den gjenvrende vsken er tilnrmet 460 g/l. I lpet av denne prosessen, felles de tungt lselige

9

alkaliklorider. Andelen av Brom, 3,5 g/l - 4,5 g/l er etter fordampningen redusert til 0,5 g/l ved behandling i en fabrikk som produserer brom. Den pflgende nytralisering, i det siste prosesstrinnet, resulterer i en rik magnesiumklorid lake. Denne hykonsentrerte laken, er utgangspunkt for produksjon av flakes, magnesiumklorid i fast form. Konsentrasjonen og renheten av magnesiumklorid laken blir ytterligere fordampning i tillegg til en kjemisk renseprosess der jern, aluminium og andre mekaniske urenheter utfelles. Fordampningsprosessen er ikke avsluttet fr man har oppndd forholdet 1:6, mellom 1 molekyl magnesiumklorid og seks molekyler vann. Etter at laken klarnes, som varer i 10-12 timer, blir smelten ledet over et vannavkjlt kar. Derved omdannes laken til et fast stoff, tynn film, som resultat av den store temperaturforskjellen. Denne faste filmen skjres av rullen med et knivblad, mens trommelen roterer. Saltlamellene som dannes, kalles bischofitt, etter Strassfurt geologen Bischof. Det er i hovedsak ekvivalent til den kjemiske sammensetning MgCl2 . 6 H2O Basert p et rsgjennomsnitt har bischofitt flgende kjemiske sammensetning: MgCl2 47,70 % Ulselig i vann 0,02 % Alkaliklorider 0,80 % MgSO4 0,45 % pH 7,7

10

4. Egenskaper Magnesiumklorid - oppsummering

1. Lavt vanndamptrykk 2. Hy viskositet 3. Relativt lav korrosivitet 4. Snill mot betong 5. Ikke merkepliktig 6. Miljtilpasset

4.1. Spesifikasjoner Molekylstruktur for Magnesiumklorid

Molekylvekt: 203,31 g/mol

Smeltepunkt: 117 0 C

Smeltevarme: 34,3 kJ/mol

Tetthet: 1,57 g/cm3

Spesifikk varme (Cp) v/48 o C: 1,415 kJ/kg

Spesifikk varme (Cp) v/100 0 C: 1,537 kJ/kg

Lselighet i vann v/20 0 C: 1670 g/l

Lselighet i vann v/100 0 C: 3670 g/l

Viskositet v/20 0C: 3 mPAS (Cons. 20 %)

Viskositet v/20 0C: 9 mPAS (Cons. 30 %) 4.2. Produktdatablad for 20% MgCl2-lsning

MgCl2 - 20% = 235 g/l

MgSO4 - 1,1% = 13 g/l

NaCl - 0,3% = 4 g/l

KCl - 0,1% = 1 g/l

H2O - 78.5% = 926 g/l

Tetthet = 1,18 g/cm3

Viskositet v/2000C = 3 mPAS

Fryseeffekt = - 280C

pH = 7

11

Magnesiumklorid i flakform er lett lselig i vann, 1670 g/l, og det kan derfor lett fortynnes til andre konsentrasjoner. Stoffet er nytralt, pH 7, nr det er lst i vann. I en 20 % FS-30-lsning er konsentrasjonen av magnesiumklorid tilnrmet den samme som man finner i sjvann. Magnesiumklorid er ikke merkepliktig og benyttes bl.a. som tilskudd til drikkevann for opprettholde tilstrekkelig magnesiumniv. 4.3. Fasediagrammet for noen salter i lsning

12

Tar man utgangspunkt i en bestemt temperatur under 0 o C, men samtidig over eutektikum (laveste frysepunkt) for NaCl lst i vann, ser man av diagrammet at MgCl2-lsningen vil fryse ved en lavere konsentrasjon enn tilfellet er med NaCl og CaCl2. Det betyr at MgCl2 kan uttynnes mer enn de andre kloridlsningene fr de fryser ved en gitt temperatur. Forskjellen mellom frysekurvene til de ulike saltene avtar med fallende temperatur, og de er tilnrmet like ved 30 o C. Samtidig er forskjellen i konsentrasjonen ca. 5 %. Det er naturlig teste og benytte magnesiumkloridlsning sammen med natriumklorid, ettersom forskjellen i fryseegenskaper er strst for disse to kloridene i det aktuelle temperaturomrdet.

4.4. Betong og Salter Nr en betongflate er dekket av is, og man nsker fjerne isen ved pfre salt, vil toppdekket av betongen utsettes for stor belastning. Med salt p vil ikke isen vre stabil lenger, men gradvis g over til vann. Denne faseovergangen krever en stor mengde smelteenergi, som blir tatt fra underlaget (spesielt ved bruk av vanlig salt, natriumklorid). Underlaget blir dermed kraftig nedkjlt, avhengig av saltkonsentrasjonen. Spenningen som oppstr i det verste betongsjiktet, vil lett overstige strekkstyrken, og betongen kan sprekke og skalle av. Ved benytte magnesiumklorid vil hendelsesforlpet bli noe annerledes. I dette tilfelle vil varme bli tilfrt isen og ikke fjernet, som tilfellet var med natriumklorid. I tillegg er klorbidraget 30 % lavere enn fra natriumklorid, hvilket ogs ivaretar en miljgevinst. Erfaring har vist at maksimal avskalling av betong skjer ved en saltkonsentrasjon p 3 %. (Se figur side 8.) Ved den konsentrasjonen faller magnesiumklorid like bra ut som CMA (kalsiummagnesiumacetat), som er helt klorfritt og er regnet som et meget sknsomt is-/sn-fjernemiddel. Av figuren fremgr ogs den markerte forskjellen mellom magnesiumklorid og natriumklorid, til magnesiumklorids fordel.

Dead Sea Works LTD, 1994 Tilpasning av betongkvalitet.

13

Spesielt er trapper ofte utsatt for saltangrep. Det er rsak til mange reklamasjoner. Trapper produseres vanligvis i tre miljklasser:

1. LA (lite aggressiv) brukes inne 2. NA (noe aggressiv) brukes ute 3. MA (meget aggressiv) eksponeres for salter og er meget aggressiv.

Det er likevel ofte at LA-trapper brukes ute, der det burde vrt benyttet NA eller MA.

Nr en betongflate blir bestrdd med salt (se figur over), vil toppsjiktet kunne bli utsatt for ekstrem belastning. Isen vil ikke lenger vre stabil, men g over til vann. Til denne faseovergangen trengs en stor mengde energi, som blir tatt fra underlaget. Derved blir underlaget kraftig underkjlt, gjerne langt under lufttemperaturen. Spenningene som oppstr i det verste betongsjiktet, vil lett overstige strekkstyrken. Betong av MA-kvalitet er tilsatt luft, som gir strre tetthet mot inntrengning av vann.

14

Betong inneholder en rekke porer og strukturfeil. Nr betongen fryser, vil en del av vannet som er absorbert, g over til is med tilsvarende volumkning. Dette gir en sprengvirkning, da vann utvider seg nr det fryser. Forhndsregler for oppn best resultat: - Riktig utregnet sementinnhold. - Frostbestandig tilsetningsstoff. - Lavt vanninnhold. - God blanding og nye ferdigstilling. - Intensiv omrring av betongen og god overflate- behandling (tetting av overflaten). - Egnet etterbehandling mot for tidlig opptrking. - Det anbefales at det dannes luftporer i betongen. - Ndvendig tidsbruk for oppn optimal herding. 4.5 Magnesiumklorids egenskaper som befuktningsmiddel Magnesiumklorid er et svrt effektivt befuktningsmiddel, for med dets lave frysepunkt, -33 0 C, ved en lsningskonsentrasjon p 22 %, vil tineprosessen starte s snart produktet treffer vegbanen. I tillegg vet man at et befuktet salt, med en magnesiumkloridlsning, vil feste seg til vegbanen, slik at det i liten grad blses bort eller blir spredt av passerende trafikk.

Dead Sea Works LTD, 1994

I diagrammet er det gjengitt en underskelse fra staten Michigan, som viser at bare 4 % av det befuktede saltet, tilsatt magnesiumkloridlsning, var blst bort etter at fem kjretyer hadde passert med hastighet p 65 km/t.

15

I en rapport gjengitt i Better roads hevder vegmyndighetene at man kan dokumentere 30-50 % reduksjon av vegsalt, etter at det er blitt befuktet med magnesiumklorid. Man registrerte ogs en reduksjon av antall tiltak, reduserte saltforbruket og reduserte totalkostnadene betydelig. Som en direkte konsekvens av at en mindre mengde salt ble utstrdd, registrerte man ogs en markant lavere kloravrenning og dermed mindre skade til vegetasjonen langs vegen. Ogs i staten Maryland har salt befuktet med magnesiumklorid gitt positive erfaringer. Produktet var svrt effektivt i vintervedlikeholdet, spesielt ved lave temperaturer. 4.6. Korrosjon og is-/sn-tinemidler Korrosjon p metalloverflater og metallstrukturer er en ikke ukjent konsekvens ved bruk av is-/sn-tinemidler. Graden av korrosjonsangrepet vil avhenge av bl.a. eksponeringslengden og hvilket tinemiddel som er benyttet. Underskelser som er foretatt ved Kali Forschungs-instituttet Sonderhausen i Tyskland, der man har sammenlignet flere is-/sn-tinemidler, se diagrammene neste side. Resultatene er uttrykt som korrosjonshastighet, et uttrykk for graden av angrep; dette under forutsetning av at det er benyttet samme konsentrasjon av saltlsningen og over samme tidsrom. Det fremgr av diagrammet at magnesiumklorid (her betegnet MAG) faller gunstig ut. Bilen og salt i vintervedlikeholdet Bilen har vrt et ofte brukt eksempel p, at salt brukt i vintervedlikeholdet, har negative effekter i form av korrosjon. Rust har vrt et problem for bileieren, men da er vi tilbake til 1970-tallet. I Houston USA, er det ved NACE, vrt foretatt en langtidsstudie p rustangrep p biler. Frste studie ble utfrt i 1976. Her underskte man 6 r gamle biler og man konstaterte at hele 90 % av bilene var gjennomrustet. Bilprodusentene erkjente at saltet var et ndvendig middel for ivareta fremkommeligheten og sikkerheten i trafikken. Saltet var imidlertid en viktig faktor som man mtte regne med i rene fremover. Bilprodusentene erkjente at noe mtte gjres, og de gjennomfrte derfor forbrdringer i design, konstruksjon og lakkbeskyttelse. Disse tiltakene ga resultater. Fra ha opplevd en gjennomrustningsprosent p hele 90 % i 1976, var dette redusert til 6 % i 1990. De siste underskelser, 1998, viser en ytterligere reduksjon til under 1 %, for gjennomrustning av seks r gamle biler. Produsentenes beskyttelsesprogram for rust, er s godt utviklet at rust p biler ikke lenger br vre et tema i debatten rundt vintervedlikeholdet. I tillegg har det i perioden vrt kt fokusering p bruken salter. Det er lagt vekt p ke kompetansen rundt bruken av salt, samtidig som bruken av magnesiumklorid etter hvert har ftt et strre og strre innpass som lsningstilskudd til trrsalt.

16

Dead Sea Works LTD, 1994 .

17

5. Anvendelse Bruksomrder Stvbinding av grus og svevestv Se 5.1.1 Sn-/ is-tining Direkte anvendelse av trt magnesiumklorid. Se 5.2. FS30 Befuktet salt Magnesiumkloridlsning tilsatt trt salt. Se 5.3. Papirindustrien Vokset papir produseres ved hjelp av magnesiumklorid og blir levert som et trykket eller utrykket produkt til innpakking av bl.a. stsaker for hygienisk emballering.

Den ndvendige mengde med lst magnesiumklorid vil avhenge av rpapirets struktur og hva som kreves i det ferdige produktet. Graden av elastisitet blir ivaretatt ved behandling med magnesiumkloridlsningen. Dekomponering av olje/vann-emulsjoner Brukt olje/vann-emulsjon, som benyttes som kjlemiddel ved boring i metall, kan renses med magnesiumkloridlake i et cracking-anlegg. Oppsamling av olje er ogs et miljsprsml, i tillegg til det konomiske. Tekstilindustrien Behandling med magnesiumklorid gjr bomulls- og andre tekstilfibre myke og elastiske.

I ullspinnerier, brukes magnesiumklorid til karbonisere ullen og til rense og klarne ullfettet i luten I forhold til moderne stoffer har magnesiumklorid oppndd en kt viktighet som innsetningsmateriale i prosesser. I dette tilfellet virker magnesiumklorid som en katalysator eller en mild donor av syre. Ved temperaturer opp mot 160 0 C vil bunnfall fra melanin og urea, som kondenserer impregnatet i vskefasen, bli festet til bunnfallet ved hjelp av magnesiumklorid. P denne mten fr man produsert et fettresistent stoff. P.g.a. at magnesiumklorid er sterkt hygroskopisk, er det vanskelig finne erstatning for dette nkkelproduktet. Bygningsindustrien Ved blande inn MgO (magnesiumoksid) inn i en magnesiumkloridlsning, fr man Sorel sement. Dette brukes i de tilfelle der portlandcement ikke herder, p.g.a. nrvr av salt. Sorel cement benyttes derfor til byggeoppdrag i kali og saltgruver. Cementen er ogs brannsikker, resistent mot sopp og upvirkelig av vann. Cementen har derfor vrt benyttet, med godt resultat, til isolering og delevegger under ekstreme forhold eks, skipsbyggingsindustrien. Magnesiumklorid har ogs vist seg vre et utmerket middel som akselererer herdingsprosessen i gipsplate produksjonen.

18

5a - Stvbinding Svevestv Definisjon p svevestv: - PM 10: Stvpartikler < 10m (m = 1/1 000 000 m) - PM 2,5: Stvpartikler < 2,5m

Svevestv: Grovfraksjon (PM10 PM2,5) skyldes i stor grad asfaltslitasjen rsak til Asfaltslitasje - Piggdekk - Kjrehastighet - Bildekk komposisjon - Vegdekkets sammensetning

P landsbasis: 700 000 personer utsettes for overdose av PM10. Inntaksluft pr. dag pr. person: 10 000 liter. Helsekonsekvenser: Svevestv har et helse og miljproblem:

Rammer alle Spesielt barn og eldre Astmatikere Folk med luftveislidelser

Skader luftveiene Forsterker lungelidelser Astma/allergi

kt sykefravr Fremskynder ddsfall 1. Korttidseksponering

a) Nedsatt lungefunksjon b) kende frekvens av astmaanfall og astmaplager c) Forverring av bronkitt

2. Langtidseksponering

a) Kronisk lungesykdom b) kt sykelighet hos barn c) kt sensibilisering og allergiutvikling

Magnesiumklorid hexahydrat, MgCl2 . 6 H2O, er et kraftig hygroskopisk salt. I mer enn 20 r har saltet vrt i bruk som stvdempningsmiddel p vre grusveger. Virkningsmekanismen er slik at s snart saltet eksponeres og den relative fuktigheten er over 40 %, vil saltet ta opp fuktighet fra atmosfren.

19

Det trre saltet, ofte i flakform, blir dekket av vannperler, for til slutt g fullstendig over i lsning. Hvor fort overgangen er fra fast til flytende form, avhenger av flere faktorer, bl.a. den relative fuktighet, temperatur, vindforhold, topografi og lufttrykk. S snart overgangen fra fast til flyende form har funnet sted, vil de fine partiklene i grusen bli bundet til vegoverflaten. Stvbindingseffekten ville imidlertid bli heller kortvarig hvis ikke ogs andre faktorer var virksomme. En slik faktor er magnesiumkloridets evne til stabilisere fuktigheten i grusen. Dette skyldes at viskositeten er meget hy, sammenlignet med vann. Magnesiumkloridlsning har ogs et lavt vanndamptrykk. Det innebrer at fordampningen gr langsomt og langt saktere enn tilfellet ville vre med vann. Ved nedbr presses det lste magnesiumkloridet lengre ned i grusdekket, mens det selv bare blir ubetydelig fortynnet. Viskositeten gir i tillegg en god klebeeffekt mellom kornene i grusdekket. Samlet innebrer dette at magnesiumklorid innehar egenskaper som gir grusvegen en vedvarende stvdempning. Ett tiltak, eller maksimalt to, er tilstrekkelig for ha en stvfri grusveg gjennom hele sommeren. Dette var bakgrunnen for at iden om trekke parallellen til bruk av magnesiumkloridlsning p asfaltveg, fltes naturlig. Flere spontanforsk ble gjennomfrt i byer som Bergen, Trondheim og Troms, med fokus p tunneler. Resultatene uteble ikke! Bde spontaneffekten og langtidseffekten var meget tilfredsstillende. Den visuelle stvintensiteten var eliminert, og trafikantene reagerte positivt p det miljvennlige tiltaket. I flere tilfeller hadde kollektivtrafikken unnlatt benytte tunnelene p.g.a. svevestv-forurensningen, og myndighetene ble bedt om iverksette strakstiltak. Tiltaket med bruk av magnesiumkloridlsning var rimelig gjennomfre, og den ndvendige maskinparken var allerede etablert. Det er totaleffekten som vil vre avgjrende for den videre anvendelsen og oppflgingen av tiltaket. Statens vegvesen, ved vegdirektoratet, igangsatte en korttidsstudie i 2001 i Oslo. Det ble foretatt mlinger, etter tiltak, ved mlestasjonene i Kirkeveien og i Ringveien ved Tsen. Det ble fokuset p svevestvkomponenten, PM10 og PM2,5. Man registrerte p Tsen nr 50 % reduksjon av disse stvkomponentene i rushtrafikken, sammenlignet med ubehandlet veg. Tilsvarende tiltak er senere foretatt p store hyhastighetsveger i Oslo uten finne signifikante effekter. Permanente tiltak m likevel mtte begrense seg til skjermede omrder, for hindre fjern-tilfrsel av stv fra nabogater/-omrder. Det var imidlertid liten tvil om at tiltaket var s interessant at utredningen burde fortsette. SINTEF kom til samme konklusjon etter gjennomfringen av et prosjekt i Elgsetergaten i Trondheim. Vinteren 2002/2003 ble praktiske tiltak gjennomfrt, og resultatene var udelt positive, selv i en pen gate.

20

Andre faktorer som vurderes som bidragsytere til svevestvet, er komponenter fra asfalten og avgasser fra trafikken, i tillegg til trafikkintensiteten og vegens beliggenhet. I en tunnel blir imidlertid alle disse faktorene intensivert. Derfor vil ogs effekten av stvbindemidler bli tydeligst her. I forbindelse med det pgende FS-30-forsket ble det derfor naturlig vurdere effekten av magnesiumkloridlsning, brukt i tunneler. Det er i de siste par rene som nevnt, gjort flere tester i tunneler i Bergen, Trondheim og Troms. Det har ikke vrt vitenskapelig dokumentert, men visuelt har stvforbedringen vrt penbar etter tiltak. I tilbakeblikk var likevel det mest positive, hvor lenge effekten var aktiv. Man hadde eksempler p at tiltaket hadde en positiv innvirkning i opptil ni dager etter tiltaket. I forskene ble magnesiumkloridlsningen tilfrt i ulike konsentrasjoner: 5-10-15 %. Konklusjonen man kunne trekke av dette, var at langtidseffekten var proporsjonal med konsentrasjonen, slik at den hyeste konsentrasjonen ga den lengste effektive varigheten etter tiltaket. Testene viste at det beste resultatet ble oppndd hvis tunnelen, spesielt vegbane og skulder, ble vasket fr pfring av lsning. Det man ogs noterte seg, var at effekten ved ny vasking var betydelig forhyet og bedre enn det man normalt kunne forvente.

Til n er ikke disse testene tilstrekkelig vitenskapelig dokumentert, men man kan gjre seg noen betraktninger. Resultatene lover godt for magnesiumklorids miljprofil og arbeidet med bedre folkehelsen. Det er liten tvil om at helsemyndighetene br g sammen med vegmyndighetene for bekjempe det helsefarlige svevestvet. Med gode feie-/suge-biler har det vist seg vanskelig f tatt opp alt vegstvet. Derfor akkumuleres svevestvet fort igjen. Av denne grunn var man ute etter et produkt som kunne hindre kt nydannelse av svevestv, og samtidig ta vare p det som er dannet. Magnesiumkloridlsningen har en hy spesifikk viskositet og vil lett binde svevestvet til seg som om det skulle vre et trekkpapir. Ved tilsetning av en 20 % magnesiumkloridlsning til vegbanen og skulderen i tunneler, vil man trekke veksler p magnesiumklorids spesielle egenskaper:

1. Magnesiumklorid har et lavt vanndamptrykk, sammenlignet med vann. Det betyr at fordampningen fra vegbanen, selv med vinden fra trafikken, vil g relativt langsomt. Effekten fra tiltaket vil sledes ha en god langtidsvirkning.

2. Magnesiumklorid har ogs en vesentlig hyere viskositet i forhold til vann, hvilket gir en god vedheft til vegbanen.

5.2. Sntining Sn-/istine-salter og deres kloridbidrag blir ofte sett p som en forurensning.

21

En betydelig miljbekymring er forbundet med avrenningen av klorider til innsjer, elver og ferskvannsreservoarer. Dette nr et maksimum hver vr, under snsmeltingen, bde fra sn langs vegene og fra forskjellige sndeponier i nrheten av ferskvannsreservoarer.

Som det fremgr av diagrammet, er kloridbidraget fra magnesiumklorid kun34 %, sammenlignet med tradisjonelt vegsalt, som bidrar med nrmere 60 % klorid.

Dead Sea Works LTD, 1994

Dead Sea Works LTD, 1994

22

Magnesiumklorid har ogs, som en konsekvens av dette, et mildere forlp i kontakt med planter. Det er derfor man blir anbefalt bruke magnesiumklorid rundt blomsterbed og andre sensible omrder.

Da magnesiumklorid gr tilnrmet 100% i opplsning, er sjansen for f med seg fast stoff innendrs, svrt liten.

5.3. FS-30 Et kort historisk tilbakeblikk Vintervedlikeholdet en utvikling av strmetoder. Vintervedlikeholdets fremste oppgave er opprettholde fremkommeligheten, ivareta sikkerheten p vegnettet, gjennomfrt p en konomisk forsvarlig mte. Flgelig er det tiden det tar for gjenopprettelse av fremkommelighet og sikkerhet, som er mlstokken for vegvedlikeholderens kompetanse og kapasitet. Tiltakenes form har vrt i stadig utvikling og har klart vrt proporsjonalt med utviklingen av trafikken.

Historisk har fremkommeligheten frst og fremst vrt ivaretatt med tradisjonell bryting, med en hvit is-/sn-sle som resultat. Det var opp til trafikantene selv sikre sin fremkommelighet med kjettinger og lignende. Etter hvert som trafikktettheten kte, innfrte man strrutiner med singel og sand, som riktig utfrt, var betydelig med p bedre friksjonen, og dermed sikkerheten. Men utviklingen av trafikkhastigheten og kningen i trafikktettheten frte til at det ble ndvendig fjerne all sn fra vegbanen. I tillegg til mekanisk fjerning av snmassene, satte man i gang med kjemiske tiltak for fjerne de siste restene av sn fra vegbanen. Saltenes inntreden i vintervedlikeholdet. For finne et effektivt kjemisk hjelpemiddel, var tilgjengelighet og pris viktige parametere. Det falt da naturlig benytte vanlig salt, NaCl, som tilfredsstilte begge disse forutsetningene. Det man oppndde ved str salt p sn, var senke frysepunktet for vannet, slik at det frs ved en lavere temperatur enn 0 0 C, avhengig av saltkonsentrasjonen p vegbanen.

Det laveste frysepunktet for blandingen av natriumklorid og vann er 21 0 C, og da er saltkonsentrasjonen 23 %. Faremomentet er imidlertid at smeltevannet kan fryse igjen ved for kraftig uttynning og at virkningsgraden i de tilfellene kan bli kortvarig. Imidlertid ville en fornuftig bruk vre et langt skritt fremover mot en svart vegbane p de mest trafikkerte vegene. Blant storbyene i Europa var Paris frst ute med vegsalting. Der ble det praktisert salting allerede rundt 1850. Etter hvert som trafikken tok seg opp mot slutten av 1800-tallet, kte ogs saltingen i omfang. Rutinemessig bruk av trrsalting skjt imidlertid ikke fart fr et godt stykke inn p 1900-tallet. Forbruket av trt salt var betydelig, men vegene ble hurtig forvandlet fra vre sndekte til bli bare. Dermed var fremkommeligheten og sikkerheten gjenopprettet. Det var imidlertid ikke til unng at fokus etter hvert ble rettet mot de negative sidene ved vegsaltingen. Spesielt var bilparken en lidende part, med store korrosjonsskader og tilhrende kortere levetid for kjretyet.

23

Fra lete etter et egnet is-/sn-tinemiddel, ble det satt flere krefter inn p rasjonalisere bruken av saltet og til finne alternative strmetoder. Det frte til at bde Frankrike, Sveits og Italia introduserte bruken av saltlake, saltlsning, omkring 1950. Hovedhensikten var spare p saltforbruket, uten at det skulle g utover sikkerheten. Man oppdaget imidlertid at bruken av saltlsning hadde en begrenset anvendelse, og det stilte strenge krav til brukeren. Men p hytrafikkerte vegstrekninger, som kun hadde et tynt rimlag p vegbanen, hadde saltlsningen en positiv spontaneffekt. Den optimale konsentrasjonen av saltlsningen var 22 % NaCl, og produksjonsanlegg var snart montert p de fleste store vegstasjonene. Men man opplevde tidlig at saltlsningen hadde liten effekt under snfall og p tykke isflater, og dessuten var effekten kortvarig. Det ble derfor ndvendig begrense bruksomrdet og konsentrere seg om preventiv salting i tillegg til spesialtilfeller som nevnt ovenfor. Man tenker da spesielt p bruk i overgangsfasen mellom hst/vinter og vinter/vr, men ogs i lignende tilfeller i lpet av vinteren, der kun en tynn film av is/tke legger seg p vegbanen. Brukt under andre vrforhold kunne saltlsning fort fre til trafikkfarlige situasjoner. I tillegg s man at bruken av trt salt ga et stort salttap fra vegbanen. Det varte derfor ikke lenge fr man s muligheten for kombinere de to metodene. Slik oppsto begrepet befuktet salt, eller det som man i Tyskland etter hvert ga betegnelsen FS-30. Direkte oversatt str FS-30 for: fuktigsalt-30 %, hvilket innebrer at produktet bestr av 70 % trt salt og 30 % saltlsning. Konsentrasjonen av saltlsningen, nr vi snakker om natriumklorid, vil vre 22 %. Med dette befuktede saltet erfarte man betydelige besparelser p trrsaltet, og effektiviteten kte i utstringsteknologien. Likevel s man problemer i kalde perioder, der ogs dette saltet kom til kort. I begynnelsen p 1980-tallet videreutviklet man produktet FS-30, ved la magnesiumklorid g inn som lsning i stedet for natriumklorid. Som det fremgr senere, oppndde man herved en addisjonseffekt mellom natriumklorid og magnesiumklorid, og spesielt effektfullt var det i srlig kalde perioder. Men man erfarte ogs andre positive effekter, som bedre vedheft til vegbanen og et mer kontrollert strbilde. Man inns at man kunne variere konsentrasjonen av lsningen, alt fra 20 til 25 vektprosent, avhengig av vr og freforhold. Ser man p en 20 % lsning, er innholdet av magnesiumklorid kun 6 % av vskeandelen. Dette medfrer at den hyere rvareprisen for magnesiumklorid har liten betydning for totalkostnadene. I Tyskland s man etter hvert p muligheten for utvide bruken av magnesiumkloridlsningen p en mer generell basis, da besparelsen, forbruket og varigheten oppveide den lille merkostnaden. Resultatene fra Tyskland og andre land i Europa har vrt verdifulle for beslutningen om starte opp det norske prosjektet. Hva oppnr man ved bruk av FS-30? 1. Bedre vedheft til vegbanen, mindre tap fra vegbanen 2. Lavere saltforbruk 3. Rask tineeffekt 4. Effektiv ved lavere temperatur, under 10 0 C 5. Homogent og kontrollert strbilde

24

Valg av saltkvalitet i vskeandelen. Under utviklingen av FS-30 metoden, ble det gjennomfrt forsk med bde magnesiumklorid og natriumklorid som utgangspunkt for lsningsdelen. Den forelpige oppsummeringen er nedfelt i fem punkter, og er notert nedenfor. 1. Magnesiumkloridlsningen kan ha et eutektikum (laveste frysepunkt som magnesiumklorid kan ha lst i vann) p 33 0 C. Sammenlignet med natriumkloridlsning, s har det et eutektikum p 21 0 C. Magnesiumkloridlsningen virker sledes ikke bare ved f minusgrader, men er effektiv selv ned mot 20 0 C. 2. Magnesiumklorid utviser en eksoterm reaksjon nr det tar opp vann og gr fra fast stoff til vske. Det betyr at magnesiumklorid avgir varme ved snsmelting og sledes gir en hurtig igangsettelse av smeltingen. Natriumklorid er endoterm i sin reaksjon med sn; det betyr at varme blir tatt fra omgivelsene for sette i gang snsmelteprosessen. 3. Magnesiumklorid er meget hygroskopisk, og er i stand til oppta vann helt ned til en relativ fuktighet p 30 %. Magnesiumkloridlsningen blir oppkonsentrert p vegbanen, og blir derfor en sntinereserve p vegbanen, bde p.g.a. sin hye viskositet og lave vanndamptrykk. Natriumkloridlsningen vil p sin side bli inntrket, hvis ikke alt er forbrukt til smeltingen, og restsaltet blir utkrystallisert. Uten pflgende nedbr vil dette saltet vre et potensial i seg selv for kt vegstv, da trafikken river opp saltresten fra vegbanen. Natriumkloridlsning, benyttet i FS-30, trker opp mer ujevnt opp ved. sol-/skygge-pvirkning. Det kani tillegg skape usikkerhet i forbindelse med etterstring. Magnesiumkloridlsning benyttet i FS-30 gir kt trygghet. Man fr en bedre kontroll p saltutstringen, bedre vedheft til vegbanen og en strre toleranse ved temperaturfall. Det ligger et potensial i at tiltaksfrekvensen kan reduseres uten at det gr ut over sikkerheten. Dessuten kan saltforbruket g ned hvis tiltaket gjres bevisst og med varekunnskap. 4. Magnesiumkloridlsningen gir et betydelig bidrag til en bedre vedheft til vegdekket, som er viktig for tiltakets varighet og saltforbruket. 5. Magnesiumkloridlsningen er meget frostbestandig, avhengig av konsentrasjonen, og tler temperaturer ned mot 30 0 C. Dette ker funksjonaliteten til det trre natriumkloridet, til ogs vre smelteeffektiv ned mot -10-12 0 C. Magnesiumklorid gir sledes trrsaltet en tilleggseffekt. P den annen side vil FS-30 med natriumkloridlsning fortynnes lettere, og dermed ker faren for gjenfrysing av evt. restsalt p vegbanen. Hvilke fordeler ser man ved bruk av FS-30 som metode? Redusert tap av strmiddel Det mindre tapet av strsalt fra vegbanen frerer til et lavere forbruk av salt som strmiddel. Det betyr et lavere forbruk av salt pr. m2, og flgelig ogs en strre aksjonsradius for strbilen. Den konomiske gevinsten er en konsekvens av dette. Faktorer som pvirker det lavere forbruket av strmiddel:

25

a) Mindre tap av salt fra vegbanen b) Spontan igangsettelse av tineprosessen c) Bedre vedheft av strmiddel til vegbanen. Vedheftelsesegenskaper: Forsk har vist at salt (angitt som 100 %), utlagt med FS-30-metoden, viste flgende restmengder p vegbanen etter antall kjretypasseringer: Etter 5 kjretyer, hastighet 65 km/t, restmengde ca. 93 %. Etter 100 kjretyer, hastighet 65 km/t, restmengde ca. 80 %. Sammenliknet med bruken av trt salt, under de samme betingelsene, finner man flgende restmengder: - Etter 5 kjretyer, restmengde ca. 30 % - Etter 100 kjretyer, restmengde ca. 15 % Opplsning av finandelen i strsaltet. Befuktningen frer til en delvis opplsning av finandelen i saltet og til dannelse av et konglomerat. Idet saltet treffer vegbanen foreligger det et produkt som er fritt for oppvirvlende stv og fine partikler. Denne tapsfrie tilfrsel av salt til vegbanen reduserer ogs den ndvendige saltmengden som trengs for tiltaket. Spontan tineeffekt. FS-30s spontane tineeffekt og den vidtrekkende beskyttende vegoverflate som magnesiumkloridlsningen er positivt, ikke bare med tanke p trafikksikkerhet, men ogs av konomiske rsaker, nr man skal bedmme. Den hurtige tineprosessen hindrer ogs at saltet blir liggende uvirksomt i vegkanten. Homogent strbilde Befuktningen av strsaltet medfrer at s snart saltet treffer vegbanen, foreligger det en kombinasjon av et stvfritt og noe grovere salt, med en jevnt fordelt kornkurve. Selve stroperasjonen blir lite pvirket av dragsuget fra strbilen og av sidevind fra den vrige trafikken. Oppvirvling av saltstv og fare for dannelse av glatte partier i vegbanen blir ogs sterkt redusert som en flge av dette. Konsekvensen av et homogent strbilde er bl.a. en optimal utnyttelse av den utstrdde mengden og en mulighet til redusere doseringsmengden pr. m2. Hyere utstringshastighet Da FS-30 er stvfri og har en optimal kornfordeling, pvirkes den utstrdde saltmengden forholdsvis lite av vind fra eget og andre kjretyer. Utstringshastigheten kan derfor kes uten at det gr utover effektiviteten. Omlpstiden pr. strtiltak blir sledes kortere, og roden blir dekket raskere. Dette bedrer beredskapen og ker effektiviteten uten en kning av bemanningen. Styring av strbildet Vegsaltet som brukes i dag, har en kornfordeling mellom 0,2 - 5,0 mm. Ved tilsette magnesiumlsning oppnr man en homogen blanding som binder de forskjellige saltpartiklene sammen. Dermed kan man bedre styre utstringen, med hensyn til strbredde, p en forholdsvis enkel, men plitelig mte. I en tradisjonell trrsalting opplever man at de grovere saltkornene slynges til dels ut av vegbanen, og dermed svekkes den nskede langtidseffekten.

26

Langtidsvirkning P grunn av magnesiumklorids sammenbindende egenskaper (mellom saltkornene) og at det er sterkt hygroskopisk, vil FS-30 vre effektiv selv i kaldt og trt vr. Graden av vedheft blir holdt ved like av adhesjonskreftene, slik at sntineeffekten opprettholdes ogs ved lav relativ fuktighet. rsaken er at hvert saltkorn er omgitt av en lsningsfilm av magnesiumklorid. Tiltak med FS-30 har derfor en god langtidsvirkning, opptil flere dager, avhengig av vr og trafikkforhold. 5.4. Magnesiumklorids rolle i vintervedlikeholdet Vi har i det foregende referert til erfaringene i Europa og Nord-Amerika, nr det gjelder bruk av magnesiumkloridlsning i vintervedlikeholdet. Vi snakker da primrt FS-30 konseptet, der en 20-22% konsentrert lsning blir tilsatt trt salt. Denne metoden er gjennomprvd over mange r, og har vist seg spesielt godt egnet ved lave temperaturer. Magnesiumkloridlsning brukes ogs ved salting preventivt, i forkant av snfall, for hindre at det dannes bindinger mellom sn/is og underlaget. Ved lave temperaturer har metoden vist seg spesielt effektivt. Tillater man at snen fester seg til vegbanen, vil forbruket av salt g undvendig opp, og tiden frem til akseptabel friksjonsniv er gjenopprettet, bli undvendig lang. Bruk av FS-30, med magnesiumklorid som vsketilsetning, har vist seg som et svrt effektiv tiltak i vintervedlikeholdet. Man har sett gevinster bde p saltforbruksiden, varigheten av tiltaket, strre temperaturomrde for anvendelsen og av hensyn til miljet. Av frysekurven ser vi, at nr konsentrasjonene av magnesiumkloridlsningen er 30%, vil det vre et problem anvende i tiltak der temperaturen er lavere en -18C. Ved en enda hyere konsentrasjon, vil frysepunktet for blandingen stige dramatisk. Dette er kjente begrensninger, som ogs har regulert bruken. Det kan derfor ikke understrekes nok, viktigheten av holde vektkonsentrasjonen av magnesiumkloridlsning mellom 20-22 % og at lsningen skal benyttes som tilskudd til trt salt. Ferske forsk i Oppland p islagt vegbane, har gitt tilfredsstillende tineresultateter selv ved -20C.

27

FS-30 i forhold til miljet Jordsmonnet Innen rammen for bruk av FS-30 forventer man magnesiumklorid vil virke avlastende p jordsmonnet. Dette skyldes at kloridbidraget fra magnesiumklorid, er ca. 35 %, sammenlignet med tradisjonelt natriumklorid (60 %) , og det merkes. Vegetasjonen Lst i vann foreligger magnesiumklorid i ioneformen: Mg++ og Cl-. Mg++ er et viktig plantenringsstoff og er bl.a. en bestanddel i klorofyll. Ved bruk av FS-30 vil mengde strsalt pr.m2 ogs vre redusert. Samtidig blir tapet fra vegbanen mindre. Derved bevirker innsatsen med magnesiumklorid til en avlastning p nrmiljet, da det reduserer natriumklorids virkning. Korrosivitet Magnesiumklorid har en positiv, til dels motsatt effekt av NaCl, slik at tiltak med FS-30 har en dempende korrosiv innvirkning p bde stl og aluminium. Vegdekket Langtidsforsk har at vist at FS-30 angriper ikke bitumen i asfalt. Konklusjon Isolert sett er kostnadene pr. liter produsert MgCl2-lsning hyere enn for tilsvarende NaCl-lsning. Men strkostnaden faller gunstig ut, nr man ser p de ekstragevinstene som bruken av magnesiumklorid gir:

- Et utvidet bruksomrde - Bedre tineeffekter - Lavere saltforbruk - Mindre miljbelastende

Erfaringen i Tyskland etter mange rs bruk av FS-30, viser en strsaltbesparing p nrmere 30 %. I tillegg har man erfart at strbilens strre rekkevidde og bedre streffektivitet igjen bidrar til raskere dekning av hver enkelt rode. Omlpstiden for strbilen blir kortere, uten at kravet til sikkerhet blir redusert. FS-30 med tilsetning av magnesiumkloridlsning str sledes for et viktig fremskritt i vintervedlikeholdet. Kunnskap om bruken er viktig, slik at man for eksempel kan vurdere hvordan konsentrasjonen av FS-30-lsningen kan variere etter vrforholdene. Dette praktiseres med hell i Tyskland og frer til optimale tiltak med kt sikkerhet, konomi og miljgevinst som resultat.

28

Blandingsfasene i produksjon av FS-30 fra trt salt og magnesiumklorid-lsning. For oppn et optimalt blandingsprodukt, som finnes i FS-30, er det ndvendig med en blandingsovergang i fem faser.

1. Frste fase Saltlsning og trt salt tilfres strtallerkenen fra to separate lp p en felles sklie. Etter at trrsaltet og magnesiumkloridlsningen har forlatt den felles sklien, blandes disse uten ytre trykk. Dette er viktig for unng turbulens. 2. Andre fase I sentrum av strtallerkenen er det en lede og en blandingskjegle. P kjeglen er det integrerte blandingsriller som allerede har satt i gang en gjennomblanding av den allerede forhndsblandede varen. Samtidig ledes blandingen ned p blandingstallerkenen. Den sentrale lede og blandingskjeglen har videre som oppgave anbringe blandingen p et definert omrde p tallerkenen. Derved sikrer man seg, ved hjelp av forskjellige parametere, som mengde, bredde og hastighet, at utstrdd mengde dekker samme areal hver gang.

29

3. Tredje fase Strstoffblandingen kommer fra leden og blandingskjeglen og inn i tallerkenens blandingssone. Ved de motvirkende kreftene i flatefriksjonen og strsaltets treghet flger en videre forhyning av blandingsgraden. 4. Fjerde fase Den ferdige strstoffblandingen fester seg n til blandevingen. Denne blandevingen har et halvsirkelformet tverrsnitt, og p utsiden er den konisk. Ved dens halvrunde og koniske form blir stoffmengden dreiet enda en gang, slik at den oppnr en enda hyere blandingsgrad. 5. Femte fase I ytterkanten av blandevingen er det koniske forlpet sterkt svekket, slik at det finnes en roligere sone. Flgelig blir dreiningen av strstoffmengden svakere. Etter den rolige sonen blir strstoffmengden kastet ut som konsentrerte strlebunter, p en snorformet mte. Derved blir utstringen av det befuktede saltet nesten uavhengig av sidevind, strhastighet og trafikkhastighet.

30

6. Magnesiumklorid og miljet

Innvirkning p jordsmonnet Magnesiumklorid, anvendt som et befuktningsmiddel, vil heller virke avlastende enn belastende p jordsmonnet og overvannet. Innvirkning p vegetasjonen, mennesker og dyr Lst i vann foreligger magnesiumklorid p ioneform, MG++ og 2Cl-Mg++ er et livsndvendig plantenringsstoff, og det er bl.a. en bestanddel i plantenes klorofyll. Det er ofte mangel p magnesiumioner i jordsmonnet, slik at enkelte planteslag har vanskeligheter med utvikle seg normalt. Magnesium blir i slike tilfeller tilsatt som gjdsel. Magnesium er ogs tilsatt i dyrefr, til og med i drikkevann; alt for sikre tilstrekkelig tilskudd av magnesium for dyr og den menneskelige organisme. Magnesium er viktig i stimuleringen av muskler og nerver, og det har en sentral rolle i nedbrytningen av karbohydrater. Ved bruk av magnesiumkloridlsning i vintervedlikeholdet, i FS-30-sammenheng, vil den tilsvarende mengden av natriumklorid pr. m2 vre redusert.P samme mte medfrer innsatsen av magnesiumklorid indirekte til en proporsjonal senkning av bidraget fra natriumklorid, som resulterer i et mindre kloridbidrag til nrmiljet. Jo strre konsentrasjonen av magnesiumklorid er, desto mindre blir bidraget av klorid. Korrosjon Lsninger som inneholder bde natriumklorid og magnesiumklorid, virker mindre aggressivt p metaller, som stl, aluminium og sink, enn en ren natriumkloridlsning ville gjre. Tilsvarende vil en magnesiumkloridlsning angripe stl langt mildere, sammenlignet med en natriumkloridlsning.

Aluminium som er kromovertrukket, og magnesiumlegeringer, forholder seg uforandret ved eksponering til en magnesiumkloridlsning.En underskelse, der flere kjretyer inngikk, viste at magnesiumkloridlsning var langt mildere sammenlignet med en natriumkloridlsning. Innvirkning p vegbanens overflate Feltforsk over flere r viser at magnesiumklorid i svrt liten grad angriper bitumen i asfalt eller betongdekker. Ikke merkepliktig Magnesiumklorid er en naturlig del av sjvann. Det er ca 3,4 % med salter i sjvannet, og av dette utgjr magnesiumklorid 10,5 %. Magnesiumklorid er ikke merkepliktig og flgelig ogs uproblematisk hndtere for operatren, bde under produksjon av lsning og ved utlegg i trr form p veg. WHOs internasjonale standard for drikkevann er 30 mg/l Mg++, eller 125 mg/l hvis sulfatkonsentrasjonen er

31

Magnesiumklorid har en lav giftighet Ved bruk av salter i vintervedlikeholdet er det stadig en engstelse for at barn eller kjledyr skal f i seg rester som blir liggende p vegskulderen. Magnesiumklorid tilsettes som lsning til saltet. Spises saltet, innhyllet i magnesiumklorid, virker magnesiumklorid heller dempende p giftigheten.

Dead Sea Works LTD, 1994 P figuren over er det i diagramform listet opp den relative giftigheten for en rekke forbindelser. LD50, som er angitt p abscissen, er den mengden av et stoff (i mg/kg kroppsvekt) som forventes drepe 50 % av forsksdyrene i en kontrollert underskelse. Jo strre LD50-tallet er, desto mer ufarlig er stoffet, da det betyr at man trenger en stor mengde for frembringe dd hos forsksdyret. Vi ser bl.a. at magnesiumklorid bare gir en tredel s stor risiko for dd, sammenliknet med koksalt, hvilket gjr det uproblematisk lagre stoffet hjemme.

Magnesiumklorid er snill mot huden, og det er ingen grunn til bekymre seg hvis hunden slikker potene sine etter en tur i snslapset. Magnesiumklorid blir ogs tilsatt dyrefr som et magnesiumtilskudd.

32

7. Oppsummering

Bruken av Magnesiumklorid i vegvedlikeholdet har s langt vist seg ha mange positive effekter. De beste erfaringene har man fra stvdempingstiltak p grusveger, som har vist seg positive og med en god langtidseffekt.

P forsksbasis startet man for to r siden tester med tilsette magnesiumkloridlsning til trt salt, FS-30, ved temperaturer under 8 0 C. Resultatene har vrt svrt gode, bde med hensyn til tineeffekt, langtidsvirkning og nedsatt saltforbruk. Forskene vil fortsette i n, og kanskje to sesonger til, i et samarbeid mellom vegdirektoratet og SINTEF. Resultatene er positive s langt, og det er grunn til flge fortsettelsen med en forsiktig optimisme. Mlet vil vre at magnesiumkloridlsning blir et fast tiltak i vintervedlikeholdet. P bakgrunn av en SINTEF-rapport om svevestv i Trondheim, er magnesiumklorid blitt et fast tiltak mot akutt svevestv i denne byen, spesielt mot svevestv i tunneler. Forsk er ogs foretatt i bygater, med positive resultater, og disse forskene vil fortsette. Trondheim har vrt en problemby nr det gjelder svevestv. Oppnr man gode resultater her, vil disse tiltakene bli standardrutiner i de andre storbyene. Det fine er, at man benytter et salt som er en naturlig bestanddel i sjvann. Saltet, magnesiumklorid, er dessuten tilnrmet 100 % lselig i vann, og det etterlater ingen uopplselige komponenter som selv kan produsere stv. Magnesiumkloridets potensial ser med andre ord svrt lovende ut. P bakgrunn av de positive resultatene i Trondheim, ble det igangsatt tilsvarende tiltak i Helsingfors. Ogs her falt tiltaket positivt ut. Disse tiltakene ga sttet til tilsvarende underskelser i Stockholm, utfrt av Vg och transport-forskningsinstitutet. Man s tydelig en markant forbedring ved bruk av magnesiumkloridlsning, til bekjempelse av, de til tider, hye PM10 verdier. Fra 2005 vil det innfres en ny miljkvalitetsnorm, som vil sette et tak p innndingsluftens innhold av PM10. Da vil forsket med bruk av magnesiumkloridlsning i denne kampen, bli til et permanent tiltak.

33

8. Litteraturhenvisning Walter Durth, Technische Hochschule Darmstadt 1990, Einsatz und Wirtschaftlichkeit von Feuhtsalz in der Praxis. Ken Gustavson, 1986 Hur skal halkbekmpelse bedrivas i framtiden? Rapport nr. 109 s. 18. Deutscher Strassen-Dienst GmbH, FS-30 1997. Kali Forshung Institut, Sonderhausen, 1990 korrosjonstester. Gerorgia-Pacific Corporation, 1987, Corrolation of corrosion test methods for chemicals. Strategic research program, Washington D.C. 1994, concrete frost testing.

MagnesiumkloridMgCl2 salt til vegforml

InnholdForordside 3

VanndamptrykkEt stoffs viskositet defineres som tagentialkraften pr. arealenhet mellom to horisontale plan i en gitt avstand. Det ene planet er fast, mens det andre planet beveger seg i en gitt hastighet.Arealet mellom planene er fylt med den vsken soTenker vi oss en vske som strmmer gjennom et lV = 3,14 . Pr4 . t . 1/8ln \(Poiseuilles lovderP = differensen i trykk mellom de to rrendener = rrets radiusl = rrets lengden = viskositetenDet innebrer at enhver vske yter en viss motstViskositeten til en vske uttrykkes i forhold tiEutektisk temperatur

Den viktigste av disse kildene er sjvann. Den l3.Produksjon

Molekylvekt:203,31 g/mol

Smeltevarme:34,3 kJ/molMgCl2 - 20%=235 g/lMgSO4 - 1,1%=13 g/lNaCl - 0,3%=4 g/lKCl - 0,1%=1 g/lH2O - 78.5%=926 g/lTetthet =1,18 g/cm3Viskositet v/2000C=3 mPASFryseeffekt=- 280CpH=7

- PM 10: Stvpartikler < 10\(m \(\(m = 1/1 00- PM 2,5: Stvpartikler < 2,5\(m

- Piggdekk- Kjrehastighet- Bildekk komposisjon- Vegdekkets sammensetningHelsekonsekvenser:Svevestv har et helse og miljproblem:Folk med luftveislidelserAstma/allergiHva oppnr man ved bruk av FS-30?Hvilke fordeler ser man ved bruk av FS-30 som metode?

Magnesiumklorid er en naturlig del av sjvann. DWHOs internasjonale standard for drikkevann er 3

7.Oppsummering8.Litteraturhenvisning