CaCl2 teiden pölyntorjunnassa ja stabilointiin
Suren Mishra, Ph.D | Ph.D, TETRA Technologies, Inc. | 21. tammikuuta 2021
Johdanto
Maailmanlaajuisesti suurin osa tavaroista, materiaaleista ja elintarvikkeista siirretään lähtöpaikasta määränpäähän tavanomaisia maanteitä pitkin, sillä junien kapasiteetti ja ulottuvuus ovat rajalliset. Yhdysvalloissa on noin neljä miljoonaa kilometriä tiestöä, johon kuuluu päällystettyjä valtateitä, moottoriteitä, maksullisia teitä, kaupunkien ja esikaupunkien katuja sekä lukemattomia maaseututeitä, joista monet ovat päällystämättömiä. Itse asiassa noin 35 prosenttia Yhdysvaltojen teistä on päällystämättömiä, ja liikenne näillä teillä voi levittää valtavia määriä pölyä. Vanhenevat tiet vaativat säännöllistä kunnossapitoa ja jopa suuria korjauksia, olivatpa ne päällystettyjä tai päällystämättömiä.
Pölyn torjunta ja päällystämättömien teiden stabilointi
Pölyn leviäminen on suuri ongelma päällystämättömillä teillä, sillä se peittää selkeän näkymän ajoradalle ja liikenteeseen, vahingoittaa tienvarren kasvillisuutta ja läheisiä viljelyksiä sekä aiheuttaa terveysriskin. Ratkaisu on kuitenkin yksinkertainen ja edullinen: TETRA ROADMASTER™ nestemäinen kalsiumkloridi CaCl2 :ta on käytetty vuosikymmeniä turvallisena ja edullisena pölynhallinta- ja stabilointikeinona päällystämättömillä teillä ja muilla pinnoilla, kuten sorapintaisilla pysäköintialueilla ja varastopihoilla. CaCl2 :n hygroskooppiset ja vetistävät ominaisuudet pitävät käsitellyn pinnan kosteana laajalla lämpötila- ja kosteusalueella, ja kosteus estää pölyn muodostumisen.
TAULUKKO 1 - Minimilämpötilat ja vastaavat suhteelliset kosteudet, joissa CaCl2 imee kosteutta ilmakehästä.
Kuten taulukosta 1 käy ilmi, jopa silloin, kun tienpinnan lämpötila nousee 37,7 °C:een (100 °F) tai ylittää sen 20 prosentin suhteellisen kosteuden vallitessa - mikä on yleistä Yhdysvaltain aurinkovyöhykkeen osavaltioissa ja muilla subtrooppisilla ja trooppisilla alueilla - CaCl2 pystyy edelleen imemään kosteutta ilmakehästä. Samoin alhaisemmissa lämpötiloissa ja korkeammissa suhteellisissa kosteuksissa CaCl2 imee edelleen ilmakehän kosteutta ja sitoo sitä, mikä estää pölyämistä.
Pölynsidontaan ja stabilointiin tarvittava ROADMASTER CaCl2 -määrä riippuu käsiteltävän tien kiviaineksen raekokojakaumasta sekä tien ja alueen ympäristöolosuhteista. Tyypillinen käyttö tarkoittaa noin 35 % :sta CaCl2 liuosta, jota levitetään valmistellulle pinnalle noin 0,35 gallonaa neliömetriä kohti, ja tien säännöllistä kunnossapitoa noin 0,20 gallonaa neliömetriä kohti liikennemäärästä riippuen. Suuri liikennemäärä ja ankarat ilmasto-olosuhteet voivat edellyttää CaCl2 liuoksen täydellistä uudelleenlevittämistä vuosittain tai kausittain.
Tiepohjan rakentaminen ja uusiminen
TETRA ROADMASTER TETRA ROADMASTER CaCl2 :n ominaisuuksista hyötyvät myös uudet ja kokonaan uusittavat tiet. Tien alla olevan kiviaineksen asianmukainen tiheys ja siten sen vakaus riippuu suuresti optimaalisen kosteuden ylläpitämisestä. Kiviaines, jonka kosteuspitoisuus on optimaalisen alueen ulkopuolella - joko liian kuiva haihtumisen vuoksi tai liian märkä runsaiden sateiden ja kosteuden pidättymisen vuoksi - menettää vakauttaan, erityisesti liikenteen rasituksessa.
Tien pohjamateriaalin käsittely TETRA ROADMASTER CaCl2 :lla auttaa kuitenkin pitämään kosteuden optimaalisella alueella. Tuotteen ominaisuudet, erityisesti sen hygroskooppisuus ja kyky alentaa veden höyrynpainetta, estävät haihtumista ja auttavat siten ylläpitämään käsitellyn tienpohjan vakautta ja pitkäikäisyyttä. Lisäksi CaCl2 , jossa on sopiva osuus hienoja ja erittäin hienoja hiukkasia, helpottaa kiviaineksen tiivistymistä, ja tiiviimpi tiivistyminen estää sateiden aiheuttaman ylikyllästymisen.
Kuten taulukosta 2 käy ilmi, CaCl2 maksaa myös vähemmän kuin muut tien pohjamateriaalin stabilointiin käytettävät materiaalit, lähes puolet vähemmän kuin yleisesti käytetty lentotuhkan ja kalkin (tai sementin) seos.
TAULUKKO 2 - Kustannusvertailu materiaaleista, joita käytetään yleisesti kiviainespohjina tiestön stabiloinnissa.
Tien kunnostaminen
TETRA ROADMASTER CaCl2 soveltuu myös erinomaisesti käytettäväksi täyssyvässä kunnostuksessa (tai kierrätyksessä), joka on yleistyvä tien kunnostustekniikka. FDR on prosessi, jossa olemassa oleva tienpohja jauhetaan, kostutetaan ja tiivistetään, jotta tienpinnan vakaus voidaan palauttaa uudelle pinnalle, joka koostuu lastuavasta tiivisteestä, asfaltista tai betonista. Prosessi on kustannustehokas ja aikaa säästävä, koska sen ansiosta ei tarvitse kuljettaa vanhaa materiaalia pois hävitettäväksi ja tuoda ja levittää uutta kiviainesta tien pohjalle.
CaCl2 :n käyttö FDR-hankkeissa on yleistymässä Yhdysvalloissa edullisena vaihtoehtona toistuville veden levityksille tai lisäaineiden, kuten lignosulfonaattien, öljyhartsien ja asfalttiemulsioiden käytölle, jotka lisäävät korjauksen kustannuksia ja kestoa. Esimerkiksi veden käyttö edellyttää usein toistuvaa levittämistä haihtumisen estämiseksi, mutta se voi huuhtoa pois stabiliteetin kannalta olennaisia hienoja hiukkasia, mikä heikentää tien kantavuutta. Tahmeiden hartsien tai emulsioiden käyttö lisää työtä huomattavasti, koska ne tarttuvat kuorma-autojen lavoihin ja rakennuskoneisiin ja vaikeuttavat levittämistä, varsinkin kun ympäristön lämpötila on korkea.
Yleensä FDR-sovellukset edellyttävät, että kiviaineksen ylimmät 6-8 tuumaa käsitellään noin 2,4 gallonalla neliömetriä kohti CaCl2 liuosta ennen jauhamista. Tätä seuraa kevyempi käsittely sen jälkeen, kun tie on tasoitettu lopulliseen muotoonsa ennen tiivistämistä.
Tieteelliset havainnot CaCl2 :sta
Texasin A&M-yliopiston alaisuudessa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että CaCl2 parantaa rakeisten materiaalien, kuten maaperän, lentotuhkan, sementin ja kalkin, koheesiosidosta, mikä lisää stabiliteettia ja estää pölyn muodostumista. Tällaisen koheesion mahdollistavia ominaisuuksia ovat kemikaalin hygroskooppisuus ja haihtuminen laajalla lämpötila- ja kosteusalueella sekä sen kyky lisätä nesteiden pintajännitystä hiukkasten välisissä tyhjiöissä. Jälkimmäinen vaikutus parantaa hiukkasten välistä koheesiosidettä, jolloin saadaan vahvempi ja vakaampi materiaali tienpohjiin. Tärkeimpiä tieteellisiä havaintoja ovat muun muassa seuraavat:
- CaCl2 yhdistettynä riittäviin määriin hienoja ja ultrapieniä hiukkasia lisää tiivistettyjen maa-ainesten ja muiden hiukkasmaisten materiaalien tiheyttä ja lujuutta.
- CaCl2 lisää hiukkasmaiseen matriisiin pidättyneen kosteuden pintajännitystä, mikä lisää hiukkasten välistä koheesiosidosta ja saa aikaan vahvemman ja vakaamman alustan.
- CaCl2:llä käsittely riittävän hienoilla ja ultrapienillä hiukkasilla varustetuilla tienpohjilla voidaan saavuttaa jopa 233 tonnin kantavuus neliömetriä kohti, mikä ylittää Yhdysvalloissa toissijaisille teille asetetut vaatimukset.
Tiimimme vastaa mielellään kysymyksiisi tai antaa yksityiskohtaisia tietoja, lähetä meille sähköpostia täältä.
Loppuviite 1Vrt.D. Saylak, C.K. Estakhri, S. Mishra, D. Sinn (2003), "Base Stabilization and Dust Control Using Calcium Chloride and Fly Ash". 2003 International Ash Utilization Symposium, Center for Applied Energy Research, University of Kentucky, asiakirja nro 19.
