Forschungsbericht "Optimierung der Feuchtsalzstreuung" [barrierearm]

In Abb. 29 ist der Temperaturverlauf während des Tauvorganges bei -5°C über eine Zeitspanne von
etwa 2,5 Stunden anhand von Aufnahmen mit einer Thermokamera (TESTO 880) dokumentiert. Zu
Beginn liegt die Temperatur der Probekörperoberfläche bei -5°C (Abb. 29 links oben), wobei noch sehr
gut die eingezeichnete Begrenzung des Probekörpers zu erkennen ist. Praktisch unmittelbar nach Aufbringen
des Salzes sinkt die Temperatur auf etwa -22°C ab, wobei hier noch Unterschiede in der Temperaturverteilung
innerhalb des Probekörpers erkennbar sind. Mit weiter fortschreitender Zeit nehmen
die Temperaturunterschiede auf der Probekörperoberfläche weiter ab, während die Gesamttemperatur
wieder langsam zunimmt. Der rasche Abfall der Temperatur mit dem langsamen Anstieg bis zur Umgebungstemperatur
am Ende des Tauvorganges deckt sich mit den Ergebnissen der Tauwirksamkeitsversuche,
bei denen die Taugeschwindigkeit entsprechend der Temperaturdifferenz abnimmt.
4.4.4 Ergebnisse aus den Laborversuchen Tauwirksamkeit mit festen Taumitteln
Die Ergebnisse der Laborversuche zeigen den erwarteten Anstieg der Tauwirksamkeit in Gramm
getautem Eis je Gramm Taumittel mit höher werdenden Umgebungstemperaturen gemäß Abb. 30 für
NaCl (Steinsalz). Der Verlauf der Tauwirksamkeitskurve kann durch eine logarithmische Funktion gemäß
den Formeln im Diagramm angenähert werden. Die Wahl der Funktion ergibt sich aus der abnehmenden
Konzentration der Taumittel bei fortschreitendem Tauvorgang bis hin zu eutektischen Gleichgewicht.
Die schlechtere Tauwirkung bei tieferen Temperaturen ergibt sich durch die höhere notwendige
Solekonzentration, um ein Gefrieren zu verhindern. Insgesamt steht dadurch bei tieferen Temperaturen
weniger Salz für einen länger anhaltenden Tauvorgang zu Verfügung, wodurch auch die absolute Tauwirksamkeit
geringer sein muss. Die absolute Tauwirksamkeit am Ende der Versuche nach 4 Stunden
ist demnach bei -2,5°C mehr als doppelt so hoch als bei -7,5°C.
Aus praktischer Sicht ist die Taugeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung. Dies gilt vor allem
für jene Fälle, bei denen bereits Schnee oder Eis auf der Fahrbahn ist und nicht ein einsetzender
Gefriervorgang hintangehalten werden soll. In letzterem Fall tritt (eine ausreichende Streumenge vorausgesetzt)
Fahrbahnglätte gar nicht erst auf, während in ersterem Fall weitgehend Glätte bis zum
Ende des Tauvorgangs besteht bzw. während diesem sogar noch zunehmen kann. Die Laborversuche
für Steinsalz in Abb. 30 zeigen, dass nach 30 Minuten erst 50 - 60% der gemessenen Tauwirksamkeit
erreicht sind. Der Vergleich der Tauwirksamkeiten von Kornklassen bei Auftausalz (Abb. 31) und einer
Versuchstemperatur von -7,5°C zeigt nach 30 min eine um 50% höhere Tauwirksamkeit der feineren
Körnungen. Gegen Ende der Versuche nach 4 Stunden nähern sich die Tauwirksamkeitskurven wieder
an. Feinkörniges Salz taut also vor allem zu Beginn des Einsatzes aufgrund der großen spezifischen
Oberfläche sehr rasch, nach etwa vier Stunden ist die Tauwirksamkeit beider Körnungen jedoch etwa
gleich hoch (vgl. Kap. 4.5).
Die Schwankungen der Einzelmessungen nehmen bei steigender Temperatur deutlich zu, weshalb
für Vergleichsmessungen zwischen Taumitteln eine Versuchstemperatur von -5°C nicht überschritten
werden sollte. Weiters wird mindestens eine 2 - 3 malige Wiederholung der Tauversuche je Zeitschnitt
und Taumittel empfohlen. Lässt man die gemessenen Einzelwerte weg und trägt die ermittelten Funktionen
in einem Diagramm auf (Abb. 32), zeigt sich die Dominanz der Umgebungstemperatur gegenüber
dem Korndurchmesser auf die Tauwirksamkeit. Um etwa mit grobkörnigem Salz die gleiche Tauwirkung
zu erzielen wie mit feinkörnigem Salz bei -7,5°C, muss die Temperatur weniger als einen halben Grad
auf -7,1°C steigen. Die Berechnung der Tauwirksamkeitskurven kann gemäß Formel 02 unter Verwendung
der jeweiligen in Tabelle 05 angegebenen Parameter erfolgen.
TW = a * x b
Formel 02: Beschreibung der Tauwirkung (Parameter
a und b für NaCl gemäß Tabelle 05)
Die Potenzfunktion beschreibt die Tauwirksamkeit mittels der Parameter a und b, wobei a ein Skalierfaktor
ist, der die Funktion vertikal verschiebt. Parameter b beschreibt den raschen Anstieg innerhalb
der ersten Minuten und das weitere Ausklingen der Tauwirkung. Der Wertebereich von b geht in
den gegenständlichen Untersuchungen von 0,2 bis 0,6, wobei der Wert b=1 aus der Potenzfunktion
einer Geraden mit konstantem Anstieg entspricht. Die höheren Werte von b bedeuten einen flacheren
Anstieg und damit eine geringere Anfangstauwirksamkeit. Trotz der guten Übereinstimmung der Anfangstauwirksamkeit
ist eine Reduzierung der Tauwirksamkeit allein auf den Parameter b aufgrund der
starken Koppelung der Tauwirkung an den Parameter a nicht empfehlenswert.
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