NMÍ: Malbikið rannsakað til hlítar

Svifryksmyndun hefur hlotið  síaukið vægi í þjóðfélagsumræðunni á undanförnummisserum og þykir mörgum það vera mikið áhyggjuefni. Í þeirri umræðu hefur notkun nagladekkja verið hvað mest áberandi, enda þykir það fullsýnt að notkun nagladekkja hafi mikil áhrif á svifryksmyndun. 


NMÍ vinnur nú meðal annars ötult rannsóknarstarf undir heitinu: Malbiksrannsóknir í ljósi nýrra Evrópustaðla. Pétur Pétursson, forstöðumaður steinefna- og vegtæknideildar, segir að verkefnið snúi að rannsóknum á íslensku malbiki í víðum skilningi. Með tilkomu nýrra prófunarstaðla og tækjabúnaðar á NMÍ sé nú unnt að mæla ýmsa eiginleika þeirra malbiksblanda sem nú eru í notkun hérlendis með tilliti til hinna nýju staðla. „Nú getum við mælt eiginleika malbiksmassa á borð við viðnám gegn skriði, frostþol, slitþol og fleira og þá getum við borið niðurstöðurnar saman við kröfuflokka evrópsku framleiðslustaðlanna. Einnig er hægt að prófa aðrar gerðir malbiksblandna en þær sem notaðar hafa verið hérlendis, t.d. með harðara biki og breyttum bindiefnum (polymer modified). Árangur verkefnisins felst í lengri endingu malbiks með öllum þeim kostum sem því fylgir – minna  viðhaldi, minni mengun, minnihráefnisnotkun og minni óþægindum ökumanna,“ segir Pétur.


Straumhvörf í mælingum á eiginleikum malbiks

Malbikssetrið skapar aðstöðu til rannsókna og mælinga á malbiki með aðferðum sem bjóða upp á nýja möguleika í hönnun nýrra malbiksgerða. „Miðstöðin hefur nú byggt upp aðstöðu til að mæla  aflögun og slit á malbiki. Tækin sem um ræðir eru malbiksþjappa til að útbúa sýni, hjólfaratæki til að mæla skrið í malbiki í sumarhitum og slitþolstæki sem mælir þol malbiks gagnvart nagladekkjasliti  að vetri til,“ segir Pétur.Verkefnið er unnið í samvinnu við verkefni Sigurðar Erlingssonar prófessors hjá HÍ/VTI “Performance specification for asphalt concrete in Iceland,” þar sem prófaðir eru ýmsir álagsháðir þættir, svo sem stífni, þreytuþol, skrið og öldrun á hluta þeirra efna sem prófuð eru í þessu verkefni. Pétur segir að samlegðaráhrif felist í sýnatöku, auk þess sem áhugavert sé að afla gagna með sem flestum mismunandi aðferðum samkvæmt nýjum Evrópustöðlum og fá auk þess samanburð við sænskar mælingar. Tilgangur verkefnisins er að rannsaka malbik með aðferðum nýrra prófunarstaðla sem tóku gildi 2008. Pétur segir að haft verði að leiðarljósi að endurskoða kröfur til malbiks hérlendis með tilliti til tengsla endingar og eiginleika malbiksblanda. Mikilvægt sé að öðlast þekkingu hérlendis á nýjum prófunaraðferðum, en ekki síður að prófa nýjar blöndur steinefna og bindiefna með þessum aðferðum. Á þessu stigi verði megináhersla lögð á prófanir á mismunandi malbiksblöndum á rannsóknastofu.

Þess ber að geta að Vegagerðin og Framkvæmdasvið Reykjavíkur tóku stóran þátt í kostun á hinum nýja tækjabúnaði Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og einnig malbikunarstöðvarnar Höfði og Hlaðbær-Colas. Tækjasjóður RANNÍS styrkti kaup á malbiksþjöppunni og hjólfaratækinu og Rannsóknasjóður Vegagerðarinnar styrkir þau rannsóknaverkefni sem unnin eru á malbikssetrinu um þessar mundir.

Þróun á endingarbetra malbiki

Með þessum nýja tækjabúnaði og nýju rannsóknum verður unnt að fá mun betri upplýsingar en nú er um skrið- og sliteiginleika mismunandi malbiksgerða. Einnig verður hægt að þróa nýjar malbiksblöndur þar sem unnið er með  mismunandi steinefni, bikgerðirog viðbótarefni sem breytur. Með  nýjum malbiksblöndum verður unnt að auka endingu malbiksslitlaga á umferðarmiklum vegum og götum og fækka þar með kostnaðarsömum yfirlögnum. Pétur segir að forsendur skapist til að reikna upp á nýtt hvað sparast við það að kosta til, þá ef til vill dýrari, en endingarbetri slitlaga.

„Nýr grundvöllur fyrir malbiksrannsóknir og þróunarstarf hérlendis hefur skapast, t.d. í formi framhaldsverkefna sem háskólanemar í byggingaverkfræði eða raunvísindum gætu unnið. Segja má að nú sé verið að stíga fyrstu skrefin í nýju átaki til að auka gæði og endingu malbiks hérlendis. Ég vil þó benda á að slík vinna getur aldrei farið eingöngu fram á rannsóknastofu. Þegar þeim áfanga er náð að hannaðar hafa verið nokkrar álitlegar malbiksblöndur sem vonir standa til  að uppfylli óskir um væntanlega endingu er komið að því að leggja út tilraunakafla og mæla og bera þá saman reglulega. Meðal annars þarf þá að mæla hjólfaramyndun sem á sér stað, annars vegar á sumrin vegna skriðs og hins vegar á veturna vegna nagladekkjaslits. Þar með fást mikilvægar upplýsingar um malbiksblöndur framtíðarinnar,“ segir Pétur.


Er svifryk úr malbiki ef til vill ofáætlað?

Umræða um svifryk og þátt slits af völdum umferðar á nagladekkjum í myndun þess hefur orðið æ meira áberandi með árunum og segir Pétur að ekki beri að efa áhrif nagladekkja á svifryksmyndun. „Hins vegar er vert að hafa í huga að útreikningar á magni svifryks hafa byggt á mælingum á hjólfaramyndun í malbiki og hafa gert ráð fyrir að hún stafi nánast öll af sliti af völdum nagladekkja. Vísbendingar hafa hins vegar komið fram um að hluti hjólfaramyndunar í malbiki orsakist af skriði í malbikinu vegna umferðar þungra bíla á heitum sumardögum. Ef skrið er ekki tekið með í útreikningana,  sem er umtalsvert, jafnvel allt að25 % af hjólfaramynduninni þar sem verst lætur, veldur það ofmati á svifryksmyndun vegna nagladekkjanotkunar. Það er því afar mikilvægt að fá nákvæmari gögn um þátt skriðs í hjólfaramyndun hérlendis, ekki bara vegna svifryksmála, heldur líka til að unnt verði að auka endingu malbiks með lágmörkun á skriði.Vonir standa til að á næstunni verði hægt að mæla nákvæmlega hjólfaramyndun í völdum sniðum í malbiki, en með því að mæla bæði  vor og haust má fá út hlutföllin á milli skriðs að sumri til og slits aðvetri,“ segir Pétur.

 

Mikilvægur þáttur í umhverfi okkar
Pétursegir að þar sem malbik sé sífellt að verða mikilvægari þáttur í umhverfi okkar leiti NMÍ sífellt eftir auknum skilningi á því. „Malbik hefur ýmsa góða kosti sem byggingarefni, en það hefur á sama tíma talsverð áhrif á umhverfi okkar með ýmsu móti. Eitt af viðfangsefnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands er að hafa áhrif á lífsgæði hér á landi með rannsóknarstarfi og er skilningur á malbiki einmitt einn af þeim þáttum sem miðstöðin leitar að með það fyrir augum að bæta það og gera það betur hæft sem hluta af umhverfi okkar,“ segir Pétur. Aðspurður segir Pétur að það væri ósanngjarnt að halda því fram að ekki hafi verið unnið að malbiksrannsóknum hérlendis af heilindum og samkvæmt bestu vitund hingað til, en hann bendir jafnframt á að forsendur fyrir hönnun malbiks hafi breyst verulega í tímans rás. „Um og upp úr 1970 fóru fram umfangsmiklar malbiksrannsóknir þar sem leitast var við að þróa og hanna malbiksuppskriftir sem hentuðu íslenskum aðstæðum og umferð. Það tókst með miklum ágætum og eru sumar af þeim uppskriftum sem þá voru hannaðar notaðar enn þann dag í dag, þótt nýjar blöndur hafi einnig komið til sögunnar


Gerbreyttar forsendur

Með tíð og tíma hafa forsendur þessara rannsókna breyst verulega, sérstaklega á umferðarmeiri  götum og má benda á að þættir eins og umferðarmagn, þungaflutningar og loftþrýstingur í dekkjum hefur aukist verulega og valdið auknu álagi á götur. Samsetning og gerð nagladekkjanotkunar  hefur einnig breyst mikiðmeð tímanum. Þá má nefna að hugsanlega valda breytingar í veðurfari þvi að meiri hætta er á skriði í malbiki en áður. Loks má nefna að umræða um svifryk og skaðsemi þess er tiltölulega ný af nálinni og var ekki áhyggjuefni í árdaga malbiksins.

Reyndar má gera ráð fyrir að í þá daga hafi allir verið himinlifandi að losna við rykið frá malargötunum þegar malbikið tók við. Þetta nefni ég til að undirstrika að eðlilega verða breytingar í ytra umhverfi okkar, svo sem umferðarsamsetningu og veðurfari, svo og í efniseiginleikum og nýjungum varðandi bik og viðbótarefni. Slíkar breytingar kalla á að þróaðar verði nýjar eða endurskoðaðar malbiksuppskriftir til að mæta þeim ytri breytingum sem orðið hafa, auk þess að tileinka sér ný  viðbótarefni sem geta bætt endingumalbiks verulega. Jafnframt skapast forsendur til að reikna upp á nýtt hvað sparast við  að að kosta til e.t.v. dýrari, en endingarbetri slitlaga,“ segir Pétur.  Samstarf við Norðurlöndin.

Pétur segir að Ísland sé í svipaðri stöðu og margar aðrar Evrópuþjóðir sem eru um þessar mundir að taka upp nýja prófunar- og framleiðslustaðla fyrir malbik, enda sé Ísland skuldbundið til að nota evrópska staðla hvað það varðar. „Með tilkomu nýju tækjanna   Nýsköpunarmiðstöð Íslands, auk þeirra tækja sem fyrir voru, erum við nú mjög vel í stakk búin til að taka þátt í evrópskum rannsóknaverkefnum um eiginleika malbiks. Þó tel ég að á þessu stigi gæti verið skynsamlegra að stuðla að samstarfi og samanburðarrannsóknum með hinum Norðurlöndunum sem eru í óða önn að innleiða nýju Evrópustaðlana eins og við. Sérstök  Norræn “fagskugganefnd” umEvrópustaðla fyrir malbik er að störfum, en hana sitja helstu malbikssérfræðingar á Norðulöndunum  og skynjum við að það ermikill áhugi á frekara samstarfi á þessu sviði. Fjármögnun rannsóknaverkefna er þó oft á tíðum erfiðasti hjallinn, því þótt faglegur  áhugi og metnaður sé fyrir hendiþarf líka að finna leiðir til að unnt verði að hrinda umfangsmiklum  verkefnum af stað,“ segir Pétur.

 

En hvað er malbik?
Malbik er blanda af steinefni, biki og stundum viðbótarefnum í smáum stíl sem breyta mikilvægum eiginleikum blöndunnar svo sem viðloðun eða stífni. Uppistaðan í malbiki er steinefni, en það þarf meðal annars að vera sterkt og hafa gott slitþol gagnvart negldum hjólbörðum, svo og þolið gagnvart frost-þíðu sveiflum. Hlutverk bindiefnisins  er fjölbreytt en fyrst og fremst er því ætlað að binda steinefniskornin saman í einn malbiksmassa. Viðbótarefnin, svo sem trefjar, viðloðunarefni og fjölliður (polymers) eru notuð eftir þörfum, til dæmis til að auka viðloðun bindiefnisins við steinefnið eða til að breyta seigju eiginleikum malbiksins og þar með að auka viðnám þess gegn skriði og sliti. 

Malbik er framleitt í sérstökum malbikunarstöðvum. Steinefni er skammtað af ákveðnum kornastærðum, það er þurrkað við um 150 °C og síðan er heitu bikinu hrært saman við ásamt viðbótarefnum, ef einhver eru. Heitur malbiksmassinn er síðan fluttur þangað sem á að nota hann og er algengt að hann sé lagður út í 5 cm þykku lagi  með útlagnarvélum og síðan valtaður þar til réttri þjöppun eða þéttleika er náð. Framleiðsla og útlögn malbiks er vandmeðfarin og kostnaðarsöm aðgerð og er því mikilvægt að vel takist til á öllum stigum framleiðslu og útlagnar. Til að svo megi verða er þekking á eiginleikum malbiksmassans og hæfni hans til að standast veðurfarslegar aðstæður og umferð afar mikilvæg.


Tengt efni

Eldri tölublöð
Öll blöð í vefútgáfu

Netútgáfa. Samhliða prentaða blaðinu verður einnig hægt að nálgast netútgáfu af blaðinu á slóðinni www.landogsaga.is. Greinarnar verða bæði í pdf og HTML formi sem gerir þér til dæmis kleift að senda þær áfram og nýta í markaðsskyni. Netútgáfan verður ítarlegri og verður hægt að senda inn efni sem sett verður á vefinn, umfram það efni sem er í blöðunum. Þessi vefur mun síðan halda áfram að vaxa og dafna. 

© 2007 - 2012 Land og saga