Twee laags ZOAB reinigen met ultrasoon geluid DWW

Transcriptie

1 Twee laags ZOAB reinigen met ultrasoon geluid DWW Het Innovatieprogramma Geluid beoogt de invoering van een nieuwe set maatregelen om verkeerslawaai bij rijkswegen en spoorwegen te verminderen bij de bron. Naast het testen van nieuwe maatregelen aan voertuigen, weg en rails is het versnellen van het implementeren van de innovaties een tweede belangrijke stap van het IPG. Invoering van de nieuwe maatregelen moet leiden tot een duidelijke geluidsvermindering en een halvering van de bestaande kosten van geluidmaatregelen.

2 Colofon 1. Rapportnummer DWW Ontvanger catalogus nummer - 5. Datum rapport november Schrijver(s) Frits Geijsendorpher, BAM Wegen Jan Riphagen, BAM Wegen Materieel Maurits van der Heiden, TNO Sietsche Eppinga, BAM Multiconsult 9. Naam en adres opdrachtnemer Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus GA Delft 12. Naam en adres opdrachtgever Rijkswaterstaat DGP & VROM 15. Opmerkingen Verspreiding Ministerie V en W (nee) DGP & VROM 2. Serienummer - 4. Titel en ondertitel Twee laags ZOAB reinigen met ultrasoon 6. Code uitvoerende organisatie BAM Infra / TNO 8. Nummer rapport uitvoerende organisatie /2819/SEP 10. Projectnaam Prijsvraag schoner, stiller en homogener asfalt 11. Contractnummer DWW Type rapport Werkdocument 14. Code andere opdrachtgever Trefwoorden IPG, ZOAB reinigen, ultrasoon 17. Referaat In deze rapportage wordt een beschrijving gegeven van de oplossingsrichting voor het toepassen van Ultrasoon reinigingstechniek om de geluidsreducerende werking van twee laags ZOAB te behouden. 18. Distributie systeem Verkrijgbaar bij de Dienst Weg- en Waterbouwkunde T.a.v. Mw. M.A. Schomaker Tel.: Aantal blz Acceptatie projectleider A. van den Burg 19. Classificatie Classificatie deze pagina Prijs Acceptatie programma manager IPG drs. J.R.P. Nijland 25. Acceptatie afdelingshoofd IP drs W. Hoevers 26. Acceptatie directeur Infrastructuur dr. P. Stienstra De Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat heeft de in deze publicatie opgenomen gegevens zorgvuldig verzameld naar de laatste stand van wetenschap en techniek. Desondanks kunnen er onjuistheden in deze publicatie voorkomen. Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die uit het gebruik van de hierin opgenomen gegevens mocht voortvloeien. 2

3 Voorwoord Samenwerking tussen overheid en marktpartijen biedt kansen om innovatie te bevorderen; zo ook in de GWW sector. Met die gedachte heeft Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde begin 2006 de prijsvraag Verbetering van wegdekken uitgeschreven. Bij deze prijsvraag is aan marktpartijen gevraagd om complexe vraagstukken op het gebied van luchtkwaliteit, geluidsreductie en levensduur van tweelaags ZOAB op te lossen aan de hand van anticiperend onderzoek. Ervaringen bij her programma Wegen naar de Toekomst hadden toen al geleerd dat een alternatieve marktbenadering, zoals een prijsvraag vaak leidt tot verrassende oplossingen die ook in de praktijk implementeerbaar zijn. De prijsvraag Verbetering van wegdekken bestaat uit drie verschillende onderdelen, of percelen met elk een eigen onderzoeksvraag. Perceel 1: het voorkomen van het opwervelen van fijn stof uit ZOAB Perceel 2: reiniging van tweelaags ZOAB om de geluidsreductie tijdens de levensduur te behouden Perceel 3: het verbeteren van de homogeniteit van tweelaags ZOAB met als doel een langere levensduur te garanderen Voor u ligt één van de drie ontwikkelrapporten die in het kader van perceel 1 zijn opgeleverd. Ook voor de andere twee percelen zijn ieder drie rapporten afgerond. Van de dertig ingediende ideeën zijn er negen, door een onafhankelijke jury, genomineerde voor verdere uitwerking. De negen ontwikkelde ideeën zijn geschikt om in 2007 in proefprojecten te demonstreren, te monitoren en te rapporten. Het ontwikkeltraject is uitgevoerd door marktpartijen en door deskundigen van de overheid getoetst op de afgesproken procedure en op de technische inhoud. Voor perceel 2 betrof het de volgende personen: Rijkswaterstaat DWW Marktpartijen Wendy van den Pangaard Heijmans Infrastructuur Gerbert van Bochove, Heijmans Aad van den Burg Jan Hooghwerff, M+P Richard van Gent Partick van Beers, Heijmans Rob Hofman Hugo Hillen, Hydrovac Willem Jan van Vliet Combinatie SSH Frits Geijsendorpher, BAM Wegen Jan Riphagen, BAM Wegen Materieel Maurits van der Heiden, TNO Sietsche Eppinga, BAM Multiconsult Dura Vermeer Infrastructuur Laurens Smal Monique den Hertog Bas Laureijssen Bastiaan Ruiter Samen is een flinke stap voorwaarts gezet bij deze vorm van publiek private samenwerking op het gebied van anticiperend onderzoek. Dat is iets om trots op te zijn en geeft inspiratie om het vervolgtraject op een goede wijze af te ronden. DE HOOFDINGENIEUR-DIRECTEUR, Ir. W.P.A. Broeders 3

4 4

5 Management samenvatting De Dienst Weg en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat heef een prijsvraag uitgeschreven om marktpartijen actief te betrekken in onderzoeks- en ontwikkelingswerkzaamheden binnen het onderzoeksproject Verbetering wegdekken. Onderdeel van deze prijsvraag is de vraag naar oplossingen voor het behouden van de geluidsreducerende functie van twee laags ZOAB gedurende de gehele levensduur. De geluidsreducerende functie wordt aangetast door vervuiling van twee laags ZOAB wegverharding. ULTRASOON REINIGEN VAN TWEE LAAGS ZOAB Binnen dit kader is het idee aangedragen om door middel van ultrasoon geluid het vervuilde twee laags ZOAB te reinigen. Dit rapport is het resultaat van de ontwikkelfase waarin de toepassing van ultrasoon reinigen van twee laags ZOAB verder is onderzocht. Met behulp van laboratoriumproeven is in samenwerking met TNO de effectiviteit van ultrasoon reinigen van twee laags ZOAB geanalyseerd. In de laboratoriumproeven zijn samples van vervuild twee laags ZOAB blootgesteld aan ultrasoon geluid en vervolgens is het effect gemeten. De resultaten van deze laboratoriumproeven bieden kansen. Toevoeging van ultrasoon geluid op vervuild twee laags ZOAB resulteert in een verhoging van de doorlatendheid. Dit biedt kansrijke mogelijkheden om in de praktijk ultrasoon geluid toe te passen voor het reinigen van twee laags ZOAB wegverhardingen. MEERWAARDE UITVOERINGSFASE Daar er nog geen ervaring is met ultrasone reiniging van wegdekken in de praktijk, is een praktijkproef tijdens de uitvoeringsfase zeer waardevol om inzicht te krijgen in de effectiviteit van ultrasoon reinigen. Pas gedurende de uitvoeringsfase zal kennis en ervaring worden opgedaan ten aanzien van de vertaling van de laboratoriumproeven naar de praktijk. Tevens kan in de uitvoeringsfase proefondervindelijk het reinigingsproces verbeterd worden door afstellen van variabelen naar optimale waarden. Indien uit de proeven blijkt dat door middel van ultrasoon reinigen zwaar vervuilde weggedeelten gereinigd kunnen worden en tevens de geluidsreducerende functie van de betreffende weggedeelten terug wordt gekregen, is dit voor de nabije leefomgeving zeer waardevol. MAATSCHAPPELIJKE KANSEN Gedurende de uitvoeringsfase kan door voortschrijdend inzicht besloten worden tot het doen van het nodige vervolg onderzoek om het reinigingsproces te verbeteren. Op deze wijze biedt de praktijkproef in de strekking van de uitgeschreven prijsvraag mogelijkheden om als partijen gezamenlijk na te denken over verbeteringen en wederzijds kennis uit te wisselen. Vervolgens kunnen positieve resultaten in de uitvoeringsfase mogelijkheden bieden voor de verdere ontwikkeling van een ultrasoon reinigingsmachine. 5

6 6

7 Inhoudsopgave TWEE LAAGS ZOAB REINIGEN MET ULTRASOON GELUID... 1 MANAGEMENT SAMENVATTING... 5 INHOUDSOPGAVE INLEIDING AANLEIDING PRIJSVRAAG ORGANISATIE LEESWIJZER: ANALYSE VERVUILING TWEE LAAGS ZOAB INLEIDING TWEE LAAG ZOAB TYPE EN OORZAKEN VERVUILING VAN TWEE LAAGS ZOAB PREVENTIEVE MAATREGELEN VERVUILING RELATIE VERVUILING TWEE LAAGS ZOAB EN GELUIDSREDUCERENDE FUNCTIE BESCHRIJVING OPLOSSING PROBLEEMANALYSE OMSCHRIJVING OPLOSSING ~ ULTRASOON REINIGEN TOEPASSING OPLOSSING TIJDENS DE PRAKTIJKPROEF BESCHERMING INTELLECTUEEL EIGENDOM ONDERBOUWING VAN DE TE REALISEREN VERBETERING ULTRASONE REINIGINGSPRINCIPE RELATIE HUIDIGE REINIGINGSMETHODIEKEN ANALYSE VAN DE TESTRESULTATEN INLEIDING TWEE LAAGS ZOAB MONSTERS BLOOTSTELLING AAN ULTRASOON GELUID HIFU transducent Ultrasoon reinigingsbad VERANDERING PERMEABILITEIT RESULTATEN BLOOTSTELLING AAN ULTRASOON GELUID VERANDERING PERMEABILITEIT DISCUSSIE ANALYSE KOSTENEFFECTIVITEIT GLOBALE KOSTENOPBOUW UITVOERINGSFASE Kosten prototype Kosten monitoring

8 6.2 INVESTERINGSMODEL KOSTENEFFECTIVITEIT OP NETWERKNIVEAU UITVOERING VAN PROEF INLEIDING PLAN VAN AANPAK De ontwikkelfase van het prototype ultrasoon reinigingsmachine De reinigingsproef Monitorplan PLANNING RANDVOORWAARDEN EN RISICO S RANDVOORWAARDEN RISICOANALYSE Doel Gehanteerde methodiek KWALITEITSCONTROLE / BEHEERSING BEHEERSING TOETSING CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN CONCLUSIE LABORATORIUMPROEVEN AANBEVELINGEN VERKLARING BEREIDHEID TOT REALISATIE LITERATUURLIJST Bijlage 1 CD met beeldmateriaal van ultrasoon reinigen 8

9 1 Inleiding 1.1 Aanleiding Het geluidsniveau langs de snelweg heeft een directe relatie met het gebruik van het wegennet. Met name slijtage van autobanden en remblokken en omgevingsfactoren zoals vegetatie zorgen voor verontreiniging van het wegdek. Ook zand en andere deeltjes klitten vast aan het asfalt en komen in de structuur van zowel de fijne bovenlaag als de grove onderlaag van het tweelaags ZOAB. De geluidsreducerende werking van twee laags ZOAB-wegverharding neemt door deze verontreiniging gedurende de levensduur af. Het verontreinigingsprobleem ontstaat met name op de vluchtstrook. Doordat hier nauwelijks verkeer rijdt treedt er geen pompende werking van banden op. Hierdoor ontstaat vervolgens ook verontreiniging ter hoogte van de (rechter)rijstrook. Dit wordt veroorzaakt doordat de afwatering uit de rijstrook wordt belemmerd en verontreiniging zich in de onderste delen van het wegdek vastzet. Om de geluidsreducerende werking van ZOAB gedurende de hele levensduur constant te houden, zijn oplossingen nodig die het asfalt reinigen en/of verontreiniging voorkomen. Een bestaande oplossing is het gebruik van een zogenoemde ZOAB-cleaner. Echter, wanneer de verontreiniging aangekoekt is, blijkt deze oplossing niet toereikend om verontreiniging te verwijderen zonder het wegdek te beschadigen. In het kader van de prijsvraag Schoner, stiller en homogener asfalt is de kennis van verschillende partijen bijeengebracht om tot een mogelijke oplossing te komen. Binnen dit kader is het idee aangedragen om door middel van ultrasoon geluid het vervuilde twee laags ZOAB te reinigen. 1.2 Prijsvraag Dit document is tot stand gekomen naar aanleiding van de prijsvraag Schoner, Stiller en Homogener asfalt uitgeschreven door de dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat. Onze oplossing valt binnen de volgende vraagstelling voor het onderdeel Stiller asfalt: Ideeën voor oplossingen die ervoor zorgen dat de geluidsreductie als functionele eigenschap van twee laags ZOAB tijdens de hele levensduur van deze wegverharding zo hoog mogelijk blijft. 9

10 1.3 Organisatie De uitwerking van de ontwikkeling van ultrasoon reinigen is gezamenlijk uitgevoerd door BAM Wegen en TNO Industrie en Techniek. Om het ingediende idee op haalbaarheid te testen is een onderzoek nodig naar de effectiviteit van het reinigen van twee laags ZOAB met een ultrasone behandeling. Hiervoor is TNO benaderd om dit onderzoek in samenwerking met BAM Wegen uit te voeren. BAM Wegen verzorgt in de ontwikkelfase de productspecifieke kennis ten aanzien van twee laags ZOAB inclusief de kwaliteitsborging ervan. In het vervolg traject verzorgt BAM Wegen de vertaling van de proefopstelling naar een praktische toepassing voor de uitvoeringsfase. 1.4 Leeswijzer: Dit rapport bevat de volgende hoofdstukindeling. Hoofdstuk 2 bevat een analyse naar de vervuiling van twee laags ZOAB. In deze analyse wordt tevens ingegaan op de preventie van vervuiling. De beschrijving van de oplossing, dus de wijze waarop het twee laags ZOAB gereinigd wordt met ultrasoon geluid is opgenomen in hoofdstuk 3. Hoofdstuk 4 bevat de onderbouwing van de te realiseren oplossing. Daarop volgend bevat hoofdstuk 5 een analyse van de testresultaten van de laboratorium proeven. De onderbouwing van de kosten is opgenomen in hoofdstuk 6. De wijze waarop de oplossing in de praktijk zal worden uitgevoerd, is opgenomen in hoofdstuk 7 Uitvoering van het proefvak. De kwaliteitscontrole / beheersing is opgenomen in hoofdstuk 8. De randvoorwaarden en risico s zijn opgenomen in hoofdstuk 9. Deze randvoorwaarden en risico s hebben betrekking op de uitvoering van de proef in de uitvoeringsfase. Het onderzoek is afgerond met conclusies die getrokken zijn uit laboratoriumproeven en er zijn aanbevelingen gedaan voor het vervolg traject. Deze zijn opgenomen in hoofdstuk 10. Tot slot is er een verklaring van bereidheid tot uitvoering bijgevoegd in hoofdstuk

11 2 Analyse vervuiling twee laags ZOAB 2.1 Inleiding Dit hoofdstuk bevat een analyse naar de vervuiling van twee laags ZOAB. Voordat ingegaan wordt op de vervuiling van twee laags ZOAB zullen in het kort de eigenschappen van twee laags ZOAB weergegeven worden. Naast een analyse van de vervuiling zal in dit hoofdstuk ook worden ingegaan op preventieve maatregelen om vervuiling tegen te gaan. 2.2 Twee Laag ZOAB ZOAB werd in eerste instantie toegepast uit het oogpunt van verkeersveiligheid. Pas later kwam uit het oogpunt van milieu ( geluidsreductie) ZOAB in de belangstelling te staan. Eind jaren tachtig werd bekend dat een betere geluidsreductie kan worden verkregen bij toepassing van fijnere mengsels. De geluidsreductie neemt aanzienlijk toe wanneer een steenslag van 4/8 wordt toegepast in plaats van de gebruikelijke steenslag van 6/16. Conform de Richtlijn tweelaags ZOAB [ 2 ] heeft twee laags ZOAB een dunne bovenlaag die bestaat uit een fijn zeer open asfalt ( 4 / 8). De dunne toplaag lever primair het geluidsreducerende effect door textuur en vlakheid. Tevens dient deze dichte structuur ervoor dat het vuil op het wegdek niet in de onderlaag terechtkomt. De onderlaag bestaat uit een zeer open asfalt met een grove éénkorrelige steenslag (11/16). De onderlaag werkt ook in bepaalde mate mee aan de geluidsreductie. Deze onderlaag zorgt voor berging en zijdelingse afstroming van het regenwater. Figuur 1: Opbouw twee laags zoab 2.3 Type en oorzaken vervuiling van twee laags ZOAB Slijtage van autobanden en remblokken en omgevingsfactoren zoals vegetatie zorgen voor verontreiniging van het wegdek. Ook zand en andere deeltjes klitten vast aan het asfalt en komen in de structuur van zowel de fijne bovenlaag als de grove onderlaag van het twee laags ZOAB. Het verontreinigingsprobleem ontstaat 11

12 met name op de vluchtstrook. Doordat hier nauwelijks verkeer rijdt treedt er geen pompende werking van banden op. Hierdoor ontstaat vervolgens ook verontreiniging ter hoogte van de (rechter)rijstrook. Dit wordt veroorzaakt doordat de afwatering uit de rijstrook wordt belemmerd en verontreiniging zich in de onderste delen van het wegdek vastzet. Figuur 2 Vervuild ZOAB 2.4 Preventieve maatregelen vervuiling Het principe van twee laags ZOAB is, dat de bovenlaag als zeef werkt en dat vuil dat eenmaal in de onderlaag terecht is gekomen wordt afgevoerd door afstromend water. Indien echter door een enigszins vervuilde toplaag de doorstroming in de onderlaag wordt belemmerd, zal ook deze snel vervuilen. Vuil dat éénmaal in de onderlaag is aangekoekt zal vrijwel niet meer te verwijderen zijn. Het preventieve is derhalve te zorgen dat de toplaag te allen tijde volledig schoon is om een goede doorstroming in de onderlaag te waarborgen. Daarvoor dient er veel vaker dan tot nu toe gebruikelijk was, gereinigd te worden. Hierbij valt te denken aan het wekelijks reinigen van slecht bereden wegdelen. Vrij snel na aanleg dient te worden begonnen met reinigen. Hiermee kan voorkomen worden dat het twee laags ZOAB hardnekkig vervuild wordt en het gemakkelijker blijft het lichte vuil te verwijderen. 2.5 Relatie vervuiling twee laags ZOAB en geluidsreducerende functie In de loop der tijd wordt het geluidsreducerend vermogen van twee laags ZOAB bepaald door het open blijven van de poriën in de bovenlaag. Het dichtslibben van deze poriën door vuil, stof e.d. heeft een afname van de geluidsreducerende werking van het twee laags ZOAB tot gevolg. Juist een gunstige textuur ( goede vlakheid, fijne gradering en speciale steensoort ) en de poreuze structuur zorgen voor de geluidsreducerende eigenschappen van het twee laags ZOAB. Uit onderzoek uitgevoerd door het Danisch Road Institue [1] blijkt dat er een positief verband is tussen de doorlatendheid van ZOAB en de geluidsreducerende functie. Het is nog moeilijk hier kwantitatieve waarden aan te geven. 12

13 3 Beschrijving oplossing 3.1 Probleemanalyse Het vuil in twee laags ZOAB bestaat primair uit zand en rubber deeltjes. Hiernaast bestaat het vuil uit een gedeelte organisch afval, hoofdzakelijk vegetatie zoals bladeren. Voor zand en rubber is chemisch reinigen erg moeilijk, maar voor organische vervuiling bestaan (bacteriële) reinigingsmiddelen. Deze hebben echter een lange inwerktijd nodig om effectief te zijn. De meeste chemische middelen zijn detergenten of ontvettingsmiddelen. Deze zullen het losmaken van het vuil enigszins versnellen, maar tasten primair de bitumen in het asfalt aan en zijn milieu belastend. Om de geluidsreducerende werking van twee laags ZOAB gedurende de hele levensduur constant te houden, zijn oplossingen nodig die het asfalt reinigen en/of verontreiniging voorkomen. Een bestaande oplossing is het gebruik van een zogenoemde ZOAB-cleaner. Echter, wanneer de verontreiniging aangekoekt is, blijkt deze oplossing niet toereikend om verontreiniging te verwijderen zonder het wegdek te beschadigen. Beschadigingen treden op door het toepassen van hoge waterdruk. Daarbij komt dat vervuiling in zowel de bovenlaag als de onderlaag met deze methode niet goed is aan te pakken. Uit praktijkervaringen blijkt dat bij toepassing van de bestaande ZOAB cleaner het vuil uit de onderlaag tijdens het opzuigen wordt vastgezogen in de fijne bovenlaag. Hierdoor werkt de bovenlaag als een soort van filter die verstopt raakt door vuil waardoor de doorlatendheid van het wegdek niet verbeterd wordt. 3.2 Omschrijving oplossing ~ Ultrasoon Reinigen Door twee laags ZOAB preventief te reinigen door middel van ultrasoon geluid wordt de vervuiling tegengegaan en blijft de geluidsproductie van twee laags ZOAB laag. De reinigende werking van ultrasoon geluid is intensief en snel. Het reinigen door middel van ultrasoon geluid zal naar verwachting met grote snelheid plaats kunnen vinden, waardoor minimale verkeershinder ontstaat. De cavitatie bellen hebben een afmeting van slechts enkele micrometers. Vanwege de grote massa en de materiaal eigenschappen van het twee laags ZOAB in vergelijking tot de ultrasone koppelvloeistof (water) zal de interactie tussen deze kleine bellen en het twee ZOAB minimaal zijn. De impact van de bellen zal zich daarom primair op het lostrillen van het vuil richten. Via duurproeven zal dit worden aangetoond. Door het twee laags ZOAB met hoogvermogen ultrasoon geluid te behandelen, ontstaan lokaal kleine cavitatie bellen. Deze bellen zijn in staat om vuil los te trillen. Het gebruikte ultrasone vermogen bepaalt de reinigingssnelheid en de reinigingsdiepte. Als het vuil is losgeweekt of los getrild, moet het uit het asfalt verwijderd worden. Dit moet mechanisch gebeuren door een waterstroom in het asfalt op te wekken. In de eerste fase van het onderzoek in de ontwikkelfase, zijn laboratorium proeven uitgevoerd om de werking van het ultrasone reinigingsprincipe aan te tonen. De resultaten uit dit onderzoek zijn bepalend geweest voor de aangedragen oplossing. In hoofdstuk 5 van dit rapport is dit onderzoek weergegeven. De werking van de voorgestelde oplossing van ultrasoon reinigen is in de volgende schets weergegeven. 13

14 Zuig-veeg wagen pomp Ultrasone reinigingsmodule watertank zuiger waterjet waterjet waterstraal Ultrasone module ZOAB waterflow Figuur 3 Schets voor het prototype van de ultrasonereiniger van twee laags ZOAB. rubberslab 3.3 Toepassing oplossing tijdens de praktijkproef Om in de uitvoeringsfase ultrasoon reinigen te beproeven op bestaand twee laags ZOAB zal een prototype gerealiseerd worden. Dit prototype zal bestaan uit een bestaande zuig-veeg wagen. Op deze auto zal of onder het chassis of voor op de bumper een hefbare ultrasone reinigingsunit geplaatst worden. 14

15 Deze unit zal bestaan uit een plaat van ongeveer 100x100 cm waarop een aantal gemodificeerde ultrasone reinigingsbaden zal worden gemonteerd. Op dit moment wordt gedacht aan 15 reinigingsbaden met een ultrasoon vermogen van 750W. Om dit vermogen te krijgen is een stroomleverende aggregaat van 10 kw noodzakelijk. Om een goede ultrasone koppeling te krijgen tussen de ultrasone reinigingsbaden en het asfalt, is een waterfilm noodzakelijk. Voor dit prototype zal achter de zuigveeg wagen een watertank op een aanhangwagen gekoppeld worden. Dit schone water wordt met lichte overdruk langs de reinigingsbaden gepompt waardoor een dergelijke waterfilm wordt gerealiseerd. Om niet te veel water in het twee laags ZOAB te laten wegzakken kan gekozen worden om ook nog een aansluiting naar de Vuiltank van de zuigveeg wagen te maken. Dit zal tijdens de uitvoeringsfase proefondervindelijk worden vastgesteld. Uit milieu overwegingen kan er voor gekozen worden het water dat gebruikt is voor reiniging niet naar de vuiltank af te voeren maar op te zuigen door een filterinstallatie waarin het water gerecycled kan worden en zo tevens opnieuw gebuikt kan worden. Tevens wordt het vuil uit het twee laags ZOAB op deze wijze gescheiden opgevangen. Vanwege de financiële aspecten wordt deze optimalisatie niet tijdens de uitvoeringsproef toegepast. Dit is een mogelijkheid die toegepast kan worden bij eventuele verdere ontwikkelingen volgend op de uitvoeringsfase. 3.4 Bescherming intellectueel eigendom Wij hebben een nieuwheidonderzoek uit laten voeren naar het ultrasoon reinigen van twee laags ZOAB. Hieruit is voorgekomen dat we geen conflict met bestaande octrooien verwachten tijdens de uitvoeringsfase. Momenteel loopt een onderzoek naar de mogelijkheid om onze vinding te octrooieren. 15

16 16

17 4 Onderbouwing van de te realiseren verbetering 4.1 Ultrasone reinigingsprincipe Bij ultrasoon reinigen wordt gebruik gemaakt van ultrasone trillingen in combinatie met water of een andere vloeistof. De trillingen die ontstaan hebben een frequentie die te hoog is om gehoord te worden door het menselijk oor. Het ultrasone geluidsgebied begint vanaf ongeveer 20 kilohertz en loopt tot 500 megahertz. Een belangrijk fenomeen bij het toepassen van ultrasoon geluid voor reiniging is cavitatie. Ultrasone geluidsgolven kunnen akoestische caviteiten veroorzaken die vervolgens imploderen. Tijdens het imploderen ontstaat op lokale schaal een micro-jet, een erg krachtige vloeistofstroom met snelheden in de orde van 100 tot 150 m/s. Ook kunnen akoestische drukgolven resonantie van gasbelletjes veroorzaken. Daardoor kan een in een porie ingesloten gasbel op lokale schaal stroming veroorzaken, ook wel akoestische stroming genoemd. Ultrasoon reinigen maakt het zo mogelijk om zeer lokaal tot een hele hoge druk te komen. Figuur 4 Cavitatie principe 4.2 Relatie huidige reinigingsmethodieken De werksnelheid van de huidige ZOAB-cleaner, waarbij het asfalt met hoge druk wordt schoon gespoten is ongeveer 2 km per uur. Bovendien is de reinigende werking beperkt omdat deze hoge druk reinigers niet in staat zijn dieper gelegen vuil te verwijderen zonder het asfalt te beschadigen. Uitgaande van de experimentele resultaten van de laboratorium proeven wordt verwacht dat een snelheid van tenminste 4 km per uur mogelijk is. Bovendien kan door een juiste keuze van het ultrasone vermogen de gehele top laag gereinigd worden. Hierdoor blijft door periodiek reinigen de doorlaatbaarheid van het asfalt constant en dus blijft de geluidsproductie constant. 17

18 18

19 5 Analyse van de testresultaten 5.1 Inleiding De ontwikkelfase is gestart met een haalbaarheidsexperiment uitgevoerd door TNO. Het omvat het blootstellen van twee laags ZOAB monsters aan een ultrasoon reinigingsbad. Tijdens deze experimenten is de verandering in permeabiliteit (doorlaatbaarheid) ten gevolge van de invloed van ultrasoon geluid gemeten. 5.1 Twee laags ZOAB monsters Voor de uitgevoerde experimenten zijn boorkernen met een diameter van ongeveer 104 mm gebruikt. Het betreft twee schone monsters van de A2 en enkele zwaar vervuilde monsters van de Lozerlaan te Den Haag. Op deze locatie bevind zich een wegdek met sterk vervuild twee laags ZOAB. De ontwikkelfase is gestart met een haalbaarheidsexperiment uitgevoerd door TNO. Vanwege het innovatieve karakter is in deze fase van het project gekozen voor het uitvoeren van laboratorium experimenten met bestaande apparatuur. Vanwege de korte termijn waarin de experimenten moesten worden uitgevoerd en de beschikbare middelen, is hierom afgeweken van de standaard methodiek om de doorlaatbaarheid te bepalen. De laboratorium experimenten omvatten het blootstellen van twee laags ZOAB monsters aan een ultrasoon reinigingsbad. Tijdens deze experimenten is de verandering in permeabiliteit (doorlaatbaarheid) ten gevolge van de invloed van ultrageluid gemeten. 5.2 Blootstelling aan ultrasoon geluid Voor het experiment zijn twee monster op z n kop in een bak met water geplaatst en aan ultrasoon geluid blootgesteld. Er zijn hiervoor twee bronnen gebruikt welke in Tabel 1 zijn gespecificeerd. Leverancier en type Bron 1 Bron 2 Ultrasonic HIFU transducent Elma S30 (SN 5173A101) Omschrijving hoogvermogens gefocusseerde ultrageluid transducent Frequentie 200 khz 30 khz Akoestisch vermogen 60 Watt, 10% duty cycle 80 W Afmetingen Diameter, 5cm Focus afstand in water, 7 cm Tabel 1: Specificaties van de ultrasone bronnen. Ultrasoon reinigingsbad HIFU transducent In de bodem van deze bak bevond zich de HIFU transducent. Dit monster is gedurende lange tijd blootgesteld aan ultrasoon geluid, waarbij de positie van het focus van de transducent is gevarieerd (zie figuur 5). Van dit experiment is een video opname gemaakt om het vrijkomen van vuil kwalitatief te onderzoeken. Het water in de bak is na afloop gefilterd om het vrijgekomen vuil te analyseren. Helaas is door het vast klemmen van het asfalt veel vuil vrij gekomen, waardoor analyse niet meer mogelijk is. 19

20 ZOAB transducent Figuur 5: Opstelling voor blootstellen aan het ultrasoon geluid van de HIFU transducent. Links een foto van de opstelling en rechts een schematische weergave van de opstelling. Resultaten HIFU transducent De interactie tussen het ultrasoon geluid afkomstig van de HIFU transducent en twee laags ZOAB is minimaal. Alleen een kleine zwarte wolk onder het twee laags ZOAB is zichtbaar. Dit betekent dat kleine deeltjes los werden getrild. De invloed van de positie en focus is minimaal. Deze bevindingen hebben ertoe geleidt dat er geen vervolgproeven met een HIFU transducent zijn uitgevoerd. 20

21 5.1.2 Ultrasoon reinigingsbad Een tweede monster is in het reinigingsbad geplaatst (zie figuur 6). Een monster is in het reinigingsbad geplaatst. Van dit experiment is een video opname gemaakt om het vrijkomen van vuil kwalitatief te onderzoeken. Deze video is bijgevoegd op een CD rom als bijlage 1. ZOAB transducent Figuur 6: Opstelling voor blootstellen aan het ultrasoon geluid van het reinigingsbad. Links een foto van de opstelling en rechts een schematische weergave van de opstelling. Resultaten ultrasoon reinigingsbad Direct na het inschakelen van het reinigingsbad komt er veel vuil uit het twee laags ZOAB. Dit is met name zand wat naar beneden dwarrelt. Het meeste vuil valt gedurende de eerste 10 seconden. Voor het vervolg onderzoek en de tijdens de uitvoeringsfase zal dit type bron gebruikt worden voor de ultrasone reiniging. 21

22 5.3 Verandering permeabiliteit Voor het meten van de permeabiliteit is gebruik gemaakt van een waterkolom. Aan de onderkant van de kolom zijn de twee laags ZOAB monsters bevestigd. Deze zijn met tape gemonteerd. Hierbij is het uiterste best gedaan om dit zonder kieren voor elkaar te krijgen zodat er geen water langs het monster kan lekken (zie Figuur 7). De impact van ultrasoon geluid op de doorlaatbaarheid is gemeten door voor en na toepassing van ultrasoon geluid de permeabiliteit te meten. Na demontage is het monster is 1, 10 en 60 seconden onderworpen aan ultrageluid van het reinigingsbad. Als referentie meting is een schoon monster en een monster zonder ultrasoon geluid ( US ) behandeling gemeten (zie Tabel 2). Om de effectiviteit van chemische middelen aan te tonen zijn bovendien een monster met detergent (2%vol groene zeep) en een monster met een ontvettingsmiddel (10%vol aceton) behandeld. Figuur 7 Opstelling voor het meten van de permeabiliteit. Links een foto van de opstelling en rechts een Niveau meter 1 Niveau meter 2 Timer schematische weergave van de opstelling. Vast getapet ZOAB 22

23 Tabel 2: Overzicht van behandelde samples voor het bepalen van de doorlaatbaarheid. Meting Sample Omschrijving Behandeling 1 3 vuil Doorlaatbaarheid en ultrasoon geluid 2 4 Vuil Doorlaatbaarheid en ultrasoon geluid 3 5 Schoon Doorlaatbaarheid 4 6 Vuil Doorlaatbaarheid en ultrasoon geluid 5 7 Vuil Doorlaatbaarheid 6 8 Vuil Doorlaatbaarheid en ultrasoon geluid en detergent 7 9 Vuil Doorlaatbaarheid en ultrasoon geluid en ontvettingsmiddel De kolom is gevuld met water. Door de porositeit van het twee laags ZOAB zakt het waterpeil. Door middel van twee niveau meters en een timer kan de tijd gemeten waarover het waterpeil tussen de twee meters zakt. Uit deze tijd kan de permeabiliteit ( K ) bepaald worden volgens onderstaande formule q L K = µ, A P Waarin L de dikte van de twee laags ZOAB monsters, µ is de viscositeit van water A is het oppervlak van de kolom, P is de waterdruk ten gevolge van de waterkolom en q = H / t is de flowrate met H is het hoogte verschil tussen de twee niveau meters en, t is de gemeten tijd. De gemiddelde hoogte is van de waterkolom en de diameter bepalen de waterdruk. De waarden van de verschillende parameters staan in Tabel 3 vermeld. Parameter Symbool Waarde Dikte ZOAB monster L 70 [mm] Binnendiameter kolom Φ 106 [mm] Hoogte verschil sensors H 303 [mm] Oppervlak kolom A 0,0340 [m 2 ] Gemiddelde waterhoogte H 783 [mm] Gemiddelde waterdruk P 260,8 [Pa] Viscositeit µ 1e-3 [Pa s] Tabel 3: Waarden van de verschillende parameters 5.4 Resultaten Blootstelling aan ultrasoon geluid Direct na het inschakelen van het reinigingsbad komt er vuil uit het twee laags ZOAB. Dit is met name zand wat naar beneden dwarrelt. Het meeste vuil valt gedurende de eerste 10 seconden. De bijgeleverde CD bevat een kort video fragment waarop het effect van de ultrasone reiniging goed zichtbaar is. Uit analyse van 23

24 het monster blijkt dat het reinigingsbad onvoldoende indringdiepte had. Door in de toekomst een groter ultrasoon vermogen te gebruiken kan de indringdiepte vergroot worden. Bij een langdurige blootstelling van het twee laags ZOAB aan ultrasoon geluid blijkt dat gedurende de eerste seconden het meeste vuil los getrild wordt. Langdurige blootstelling aan ultrasoon geluid tot 30 minuten levert na 1 minuut nauwelijks een bijdrage aan het reinigen van het twee laags ZOAB. Bovendien blijkt uit visuele inspectie dat het twee laags ZOAB niet aangetast wordt door deze langdurige blootstelling Verandering permeabiliteit In onderstaande tabel zijn de meettijden omgerekend naar een hoogteverschil van 1 meter en de daaruit berekende permeabiliteit weergegeven. Tabel 5: Doorlaatbaarheid per meter water. sample voor behandeling [s] na 1 s US [s] na 10 s US [s] na 60 s US [s] vuil TLZOAB, US behandeling 282,4 194,4 182,9 173,4 vuil TLZOAB, US behandeling 837,6 453,9 418,5 342,5 vuil TLZOAB, US behandeling 481,6 473,2 497,0 379,2 schoon TLZOAB 32,5 vuil TLZOAB, zonder US vuil TLZOAB, zonder US 1925,5 1511,3 2452,8 0,0 655,2 566,1 553,2 541,2 vuil TLZOAB, US behandeling & detergent 158,8 132,2 146,5 127,9 vuil TLZOAB, US behandeling & ontvettingsmiddel 72,8 67,5 62,8 59,3 24

25 Tabel 6: Permeabiliteit. sample voor behandeling [D] na 1 s US [D] na 10 s US [D] na 60 s US [D] vuil TLZOAB, US behandeling 3,14 4,56 4,84 5,11 vuil TLZOAB, US behandeling 1,06 1,95 2,12 2,59 vuil TLZOAB, US behandeling 1,84 1,87 1,78 2,34 schoon TLZOAB 27,24 vuil TLZOAB, zonder US vuil TLZOAB, zonder US 0,46 0,59 0,36 1,35 1,57 1,60 1,64 vuil TLZOAB, US behandeling & detergent 1,77 2,03 1,83 2,10 vuil TLZOAB, US behandeling & ontvettingsmiddel 3,73 3,98 4,28 4,53 De spreiding tussen de verschillende samples is erg groot. Omdat er slechts een beperkt aantal twee laags ZOAB monsters beschikbaar was, is vooral naar de variatie binnen een monster gekeken. Doordat niet alle samples geheel waterdicht in de kolom zijn getapet, zijn met name de resultaten van de erg vervuilde samples onbetrouwbaar (experiment 4). In deze gevallen zal relatief veel water langs lekkage weglopen. Tijdens het blootstellen aan 1 seconde ultrasoon geluid komt nauwelijks vuil vrij in het reinigingsbad, maar tijdens het spoelen om de doorlaatbaarheid te meten, spoelt er veel vuil uit het monster. Blijkbaar trilt ultrasoon geluid veel vuil los, welke met spoelen uit het sample verwijderd kan worden. Gedurende de 10 en 60 s blootstelling aan ultrasoon geluid komt weinig vuil vrij, ook niet tijdens het spoelen. Dit duidt er op dat het meeste vuil in de 1 e behandeling wordt verwijderd. Alleen tijdens de laatste behandeling van sample 6 komt veel vuil vrij. Om de doorlaatbaarheid te bepalen wordt 3 x achtereenvolgens de doorlaatbaarheid gemeten. In alle gevallen is een lichte afname in de doorlaatbaarheid tussen deze metingen te zien. Het lijkt er op dat tijdens het spoelen het losliggende vuil de poriën langzaam verstopt. Dit duidt erop dat niet alle poriën zijn gereinigd. In de volgende figuren (8-11) zijn de resultaten grafisch weergegeven. In 10 en 11 is het schone monster weggelaten. 25

26 doorlaatbaarheid ZOAB 300,0 250,0 gem. meettijd [s] 200,0 150,0 100,0 #3 vuil ZOAB, US behandeling #5 vuil ZOAB, US behandeling #4 schoon ZOAB #7 vuil ZOAB, zonder US 50,0 0,0 voor behandeling na 1 s US na 10 s US na 60 s US stadium Figuur 8: Gemiddelde gemeten doorlaatbaarheid. doorlaatbaarheid per meter water hoogte ZOAB 900,0 800,0 doorlaatbaarheid [s] 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 vuil ZOAB, US behandeling vuil ZOAB, US behandeling schoon ZOAB, geen US vuil ZOAB, geen US vuil ZOAB, US behandeling & detergent vuil ZOAB, US behandeling & aceton 200,0 100,0 0,0 voor behandeling na 1 s US na 10 s US na 60 s US stadium Figuur 9: Gemiddelde doorlaatbaarheid bij 1 meter water hoogte. 26

27 permeabiliteit ZOAB 6,00 5,00 vuil ZOAB, US behandeling permeabiliteit [D] 4,00 3,00 2,00 vuil ZOAB, US behandeling vuil ZOAB, geen US vuil ZOAB, geen US vuil ZOAB, US behandeling & detergent vuil ZOAB, US behandeling & aceton 1,00 0,00 voor behandeling na 1 s US na 10 s US na 60 s US stadium Figuur 10: Permeabiliteit. relative permeabiliteit ZOAB 3 2,5 vuil ZOAB, US behandeling relative permeabiliteit [-] 2 1,5 1 vuil ZOAB, US behandeling schoon ZOAB, geen US vuil ZOAB, geen US vuil ZOAB, geen US vuil ZOAB, US behandeling & detergent vuil ZOAB, US behandeling & aceton 0,5 0 voor behandeling na 1 s US na 10 s US na 60 s US stadium Figuur 11: Relatieve permeabiliteit ten opzichte van de metingen voor behandeling. 27

28 5.5 Discussie Duidelijk is de afname van doorlaatbaarheid en de toename in permeabiliteit ten gevolge van de ultrasone behandeling zichtbaar. De permeabiliteit wordt echter lang niet zo hoog als de permeabiliteit van schoon twee laags ZOAB (27 µm 2 ). Dit betekent dat de monsters bijzonder vervuild waren en dat bij deze monsters de indringdiepte onvoldoende is. Dit laatste is experimenteel bevestigd. Door gebruik te maken van een groter ultrageluidvermogen, (750W in plaats van 80W) zal de indringdiepte aanzienlijk vergroot worden en zullen ook dieper gelegen poriën gereinigd kunnen worden. Bovendien kan de behandelingstijd verkort worden bij grotere vermogens. Dit betekent een hogere reinigingssnelheid. Praktische aspecten zoals aankoppeling van het ultrasoon geluid naar het twee laags ZOAB en het transport en verwijderen van het losgekomen vuil door middel van spoelen zullen tijdens de realisatie van het prototype onderzocht worden. 28

29 6 Analyse kosteneffectiviteit 6.1 Globale kostenopbouw uitvoeringsfase Op dit moment wordt uitgegaan van de ontwikkeling van een ultrasone reinigingsmodule welke op een bestaande zuig-veeg wagen gemonteerd gaat worden. Voor het realiseren van het prototype en het uitvoeren van de experimenten in fase II ziet de globale kostenraming er als volgt uit.( Bedragen zijn exclusief. BTW ): Kosten prototype Huur bestaande materieel: ( montagefase + uitvoeringsfase ) ,- incl. bedienend personeel - bestaande zuig-veeg wagen - aggregaat proefperiode - tankwagen + onderdelen voor watertoevoer Ontwerp & ontwikkeling prototype 6000,- Inkoop materieel waterafsluitende cel, waterjet ( druk) + Ultrasoon 15 x 750W ultrasone ,- reinigingsbaden, incl. modificatie Montage ultrasoon unit aan bestaande machine 5000,- UnitTest-uren en proefdraaien prototype 20 uur a 95 per uur 1900,- Aanpassen tankwagen, waaronder slangen en aggregaat 3500,- Totaal , Kosten monitoring Voorbereiding / Uitvoeren proeven 7000,- Verwerken resultaten / rapportage 5000,- Huur meetapparatuur, wegafzetting 4000,- Totaal ,- 6.2 Investeringsmodel Wanneer positieve resultaten verkregen worden tijdens de uitvoeringsfase dan kan er overwogen worden een verder uitontwikkelde ultrasoon reinigingsmachine te maken die het tevens mogelijk maakt de gehele breedte van een rijstrook in één keer te reinigen. In het totaalplaatje van de ontwikkelkosten zijn een aantal onderdelen variabel. De keuze voor het al dan niet toepassen van een waterjet+ druk, een watertank toe te passen in combinatie met het recyclen van het spoelwater ( lees ook paragraaf 3.3 ) zijn bepalend voor de uiteindelijke kosten. Tevens is de keuze voor het toe te passen materieel waaraan de ultrasone reinigingsunit wordt gemonteerd, bepalend voor de totale investeringskosten. Er is een globale calculatie uitgevoerd voor het vaststellen van de ontwikkelingskosten van een reinigingsmachine die over de gehele breedte van één rijstrook kan reinigen. Afhankelijk van de bovengenoemde variabelen zullen de investeringskosten gemiddeld genomen op het volgende uit 29

30 komen.(zie onderstaande tabel ). 1 Daarbij is tevens een investeringsmodel gegeven uitgedrukt in dagkosten bij een bepaalde hoeveelheid gevraagde draaiuren vanuit de opdrachtgevende partij. Investering ,00 restwaarde 0% - Af te schrijven ,00 Aantal jaren 6 Afschr perjaar ,33 Rente gem. verm. 6% 6.000,00 Onderhoud 10,00% ,00 Verzekering 1,50% 3.000,00 Algemene kosten 0% - Jaarkosten ,33 Draaiuren per jaar kosten per uur 249,3 124,7 83,1 daguren 10 dagkosten 2.493, ,7 831,1 Tabel 1: Investeringsmodel naar dagkosten ultrasoonreinigingsmachine 6.3 Kosteneffectiviteit op netwerkniveau Kosteneffectiviteit op netwerkniveau kan met een integrale benadering bepaald worden. Hierbij worden zowel de kosten ( alle kosten, dus investering en onderhoud ) als de baten van het wegdek betrokken. Op netwerkniveau betreft dit zowel de kosten van de wegbeheerder, de gebruiker van de weg en indirecte maatschappelijke kosten die voorkomen uit het gebruik van de weg. Om op netwerkniveau een berekening van de kosteneffectiviteit te geven zijn binnen het kader van reinigen van twee laags ZOAB wegverharding met onze ultrasone reinigings machine de volgende waarden nodig: 1. Reinigingssnelheid 2. Frequentie van reiniging Deze waarden zullen naar verwachting verkregen worden tijdens de uitvoeringsfase. Vervolgens zullen deze waarden als input meegenomen worden in de berekening van de kosteneffectiviteit op netwerkniveau waarin het effect van het ultrasone reinigen wordt meegenomen. Deze berekening zal in de eindrapportage van de uitvoeringsfase opgenomen worden. 1 Er kunnen geen rechten ontleend worden aan deze waarden. 30

31 7 Uitvoering van proef 7.1 Inleiding In dit hoofdstuk wordt ingegaan op wijze waarop de reinigingsproef wordt uitgevoerd. In paragraaf 7.2 wordt in het plan van aanpak aangegeven welke activiteiten uitgevoerd moeten worden. Dit plan van aanpak bevat tevens het monitorplan. Voor aanvang van de uitvoeringsfase zal een gedetailleerd draaiboek voor de proef worden opgesteld voor het uitvoeringsteam. In paragraag 7.3 wordt de planning van de uitvoeringsfase weergegeven. 7.2 Plan van Aanpak Rijkswaterstaat heeft de uitvoeringsfase ingesteld om de opdrachtnemers in staat te stellen een praktijkproef uit te voeren inclusief het monitoren, interpreteren en rapporteren van de resultaten. Als richtlijn wordt een tijdsplanning van november 2006 tot en met april 2007 aangehouden. Globaal bevat de uitvoeringsfase drie onderdelen: 1. De ontwikkelfase van het prototype ultrasoon reinigingsmachine 2. De reinigingsproef 3. Het monitoren van de resultaten De ontwikkelfase van het prototype ultrasoon reinigingsmachine Voorafgaand aan de praktijkproef op een bestaand wegdek in de uitvoeringsfase wordt het prototype reinigingsmachine ontwikkeld De ontwikkeling van deze reinigingsmachine bestaat uit de volgende fasen Ontwerpfase Tijdens de ontwerpfase zal het teken- en rekenwerk verricht worden voor het ontwerp van de prototype ultrasone reinigingsmachine. Voor deze machine wordt een nieuw ontwerp van de ultrasone reinigingsbak gekoppeld aan een bestaande veeg / zuigmachine van BAM Inkoopfase Naar aanleiding van het ontwerp zullen benodigde onderdelen ingekocht worden. Gezien de beperkte tijd dient in de keuze van onderdelen rekening gehouden te worden met levertijden Ontwikkeling ( bouw) prototype reinigingsmachine Aan de hand van het ontwerp en met de ingekochte onderdelen zal het prototype reinigingsmachine gebouwd worden. Deze werkzaamheden zullen uitgevoerd worde door hiervoor aangewezen vakspecialisten van BAM Eerste test werking machine Voordat we de uitvoeringsproef op het aangewezen proefvak gaan uitvoeren zal de ontwikkelde reinigingsmachine beproeft worden op eigen terrein of eventueel een nader over een te komen twee laags ZOAB wegdek. Tijdens deze test worden voornamelijk de mechanische eigenschappen van de machine en de elektronica getest. Tevens kan dit een geschikt moment zijn om proefondervindelijk de optimale benodigde hoeveelheid water voor ultrasoon reinigen vast te stellen. 31

32 Tevens kan in dit traject het effect van toepassen hoger vermogen ultrasoon geluid 750 Watt in plaats van 80 Watt proefondervindelijk worden getest De reinigingsproef De reinigingsproef zal uitgevoerd worden op een daarvoor ter beschikking gesteld wegvlak. Vermoedelijk zal de proef eind maart, begin april uitgevoerd worden. Dit in verband met vereiste vorstvrije periode. Zie ook hoofdstuk 8 Randvoorwaarden en Risico s. De duur van de reinigingsproef zal in eerste instantie eenmalig één dagdeel zijn. Afhankelijk van de resultaten van de werking van de machine en de reinigingsresultaten kan indien wenselijk gezamenlijk met de opdrachtgever besloten worden nodige vervolg proeven uit te voeren. Het proefvak RWS zal een proefvak van 400 meter ter beschikking stellen waarop wij onze reinigingsproef kunnen uitvoeren. Aansluitend op dit proefvak zullen eveneens twee vakken van elk 400 meter beschikbaar zijn voor twee andere partijen die tevens een reinigingsproef binnen dit kader van de prijsvraag gaan uitvoeren. Voor de uitvoering van onze reinigingsproef met het prototype ultrasoon reinigingsmachine is niet meer dan 400 meter ruimte noodzakelijk. 400 meter meter meter Optioneel Reinigingsvlak vervolg proeven Twee laags ZOAB wegdek Reinigingsvlak eerste proef eenmalig reinigen 4 meter vluchtstrook rechter rijbaan proefvak linker rijbaan Figuur 12 Overzichtsschets proefvak uitvoeringsfase 32

33 Het te reinigen oppervlak De lengte van het wegvlak dat gereinigd gaat worden zal meter zijn. Als breedte van het te reinigen oppervlak wordt 2,5 meter aangehouden. Dit omdat het voor de CPX meting wenselijk is om een minimale breedte van 2 meter aan te houden. Afhankelijk van de ter beschikking gestelde locatie zal besloten worden of reiniging op zowel de vluchtstrook als de rechterrijstrook zal geschieden. Dit is mede afhankelijk van de beschikbare ruimte ter plekke. Aandachtspunt bij zowel de nulmeting als de meting na reiniging is dat de mate van vervuiling van deze wegdekken verschillend kan zijn. Vermoedelijk zal de vluchtstrook zwaarder vervuild zijn. Zie ook hoofdstuk 2. In geval de vluchtstrook gebruikt wordt dient rekening gehouden te worden met de minimale breedte van het reinigingsoppervlak bij de CPX meting. Het prototype zal bestaan uit een ultrasoon reinigingsbak met een breedte van circa 1 meter. Dit betekent dat de ultrasoon reinigingsmachine drie keer banen naast elkaar zal reinigen over de lengte van het reinigingsvlak. Reinigingssnelheid ( optioneel) Afhankelijk van de tussentijds resultaten zal besloten worden of door middel van (vervolg)- beproeving de reinigingssnelheid geoptimaliseerd kan worden. Herhaling van reiniging ( optioneel) Ook wordt afhankelijk van de tussentijdse resultaten besloten of in navolging op de eerste reinigingsproeven het wenselijk is het eerder gereinigde oppervlak opnieuw te reinigen, en te onderzoeken wat het effect hiervan is. Om tijdens de monitoringfase in één keer de CPX meting uit te voeren is het wenselijk dit vlak met een lengte van in het verlengde van het eerste vlak te leggen Monitorplan Fase 1 Vastleggen 0 situatie voor reinigen 1. Visuele inspectie wegvak 1.1. Boren van kernen; Minimaal 5 stuks, diameter 10 cm Spijten kernen; zodat visueel de mate en de diepte van de vervuiling worden vastgesteld. 2. Meten waterdoorlatendheid met toestel van Becker, totaal 10 metingen zowel in als tussen rijspoor, waarbij meetlocaties goed vastleggen. Aan de hand van de gevonden waarden zal de mate van vervuiling worden vastgesteld. 3. Geluidsmetingen volgens de Close Proximity methode ( CPX ) conform ISO De CPX-methode heeft tot doel om de invloed van de wegdekeigenschappen te evalueren op verschillende secties van een wegdek. Het rolgeluid van een viertal nauwkeurig gespecificeerde referentiebanden wordt gemeten met microfoons die dicht bij het band/wegdek contactvlak zijn gemonteerd. Met een rolgeluidemissiemeetaanhangwagen wordt over het te onderzoeken deel van een weg gereden. De verkregen resultaten worden genormaliseerd op standaardsnelheden, behorende bij de categorie van de weg. Deze methode kan worden ingezet om wegen te monitoren op hun geluidsreductie en de staat van het onderhoud. 33

34 Figuur 13 CPX metingen Fase 2 Metingen na reiniging 4. Visuele inspectie wegvak 4.1. Boren van kernen; Minimaal 5 stuks, diameter 10 cm Spijten kernen; zodat visueel de mate en de diepte van de vervuiling worden vastgesteld. 5. Meten waterdoorlatendheid met toestel van Becker, totaal 10 metingen zowel in als tussen rijspoor, waarbij meetlocaties goed vastleggen. Aan de hand van de gevonden waarden zal de mate van vervuiling worden vastgesteld. 6. Geluidsmetingen volgens de Close Proximity methode ( CPX ) conform ISO Aandachtspunten monitoring De tijd tussen de reinigingsproef en de metingen achteraf moet minimaal 3 etmalen zijn. Van belang is dat de CPX metingen worden uitgevoerd tijdens een droge periode. Minimaal 3 droge etmalen aan een gesloten. Dit geldt zowel voor de nulmeting als de meting achteraf. De snelheid van het CPX meetvoertuig is 50 of 80 km/uur. De beoordelingslengte CPX meting is minimaal 100 m. Mogelijkerwijs is hierin het een en ander te combineren met de overige deelnemende partijen. Visuele inspectie is lastig uit te voeren bij nacht. Hierdoor is er een grote voorkeur ( in feite bijna een eis ) voor een dagafzetting ten tijde van de monitoring. Mocht dit laatste op geen enkel mogelijkheid haalbaar zijn er dient de visuele inspectie bij nacht uitgevoerd te worden waarbij zeer goede verlichting noodzakelijk is. 34

35 7.3 Planning Op de volgende pagina is een globale planning gegeven. Deze planning wordt als richtlijn gebruikt om de activiteiten genoemd in de voorgaande paragraaf uit te voeren. Aangezien een aantal van deze activiteiten afhankelijk zijn van weersomstandigheden kan hierdoor straks afgeweken worden van deze globale planning. Deze planning is een indicatie met als doel op een zo vroeg mogelijk stadium tijdsbewaking toe te passen. Door het indicatieve karakter kunnen er geen rechten ontleend worden aan deze planning. Relevante wijzigingen zullen te allen tijde overlegd worden met Rijkswaterstaat. 35

36 36

37 8 Randvoorwaarden en Risico s 8.1 Randvoorwaarden Proefvak: Het proefvak dient uit twee laags ZOAB te bestaan. Het wegdek dient vervuild te zijn: Uit metingen met het toestel van Becker dient een uitstroomtijd van meer dan 20 seconden te worden behaald. Minimale breedte vlak circa 4 meter. ( inclusief veiligheid ) Veiligheid: Gedurende het uitvoeren van de proef dient het betreffende weggedeelde conform de daarvoor geldende voorschiften afgezet te zijn met eventueel een rijdende afzetting. Omgeving: Vooraf moet het mogelijk zijn een analyse te doen / informatie te ontvangen aangaande het type vervuiling. Techniek: Met de ontwikkeling van dit prototype kan een strook van 1 meter breed gereinigd worden. Bij een goede werkingsprincipe tijdens de uitvoeringsfase is het mogelijk deze oplossing door te ontwikkelen naar een wagenbrede ultrasone reinigingsmachine waarbij een geheel wegdek in één keer gereinigd kan worden (2.5 meter). Bij dit prototype zal veel water nodig zijn. De hoeveel water benodigd is (m3 per uur of per m² wegoppervlak) hangt sterk af van de mogelijkheid het water te recyclen via de zuiger-unit. De werksnelheid en effectiviteit hangen sterk af van de uitkomst van de proeven welke met het prototype zullen worden gedaan. Naar verwachting zal de ultrasone reiniger veel sneller en dieper reinigen dan bestaande ZOAB -cleaner. Wij achten het niet onmogelijk dat deze reinigingsmethode snelheden tot 50 km/uur kan halen. Bij een goede optimalisatie van de ultrasone reiniger zal een zeer korte tijd nodig zijn om het vuil los te trillen. Deze optimalisatie bestaat enerzijds uit de optimale ultrasone parameters, anderzijds uit het optimaliseren van de dimensies van de reinigingsunit. Zoals eerder genoemd, zal de ultrasone reiniger preventief moeten worden ingezet. Hierdoor hoeft de reiniger slechts een gedeelte van het vuil te verwijderen. Indien de geoptimaliseerde ultrasone reiniger 60% van het vuil preventief verwijdert, verwachten wij dat dit met zeer grote snelheden kan gebeuren. Dit betekent wel dat regelmatig, hierbij wordt gedacht aan een beperkt aantal maal per jaar, het twee laags ZOAB behandeld moet worden. Proces: Klimaat: Afhankelijk van de effectiviteit en de reinigingsdiepte zal periodiek en preventief gereinigd moeten worden. De frequentie moet bovendien proefondervindelijk worden vastgesteld. Omdat de ultrasone reinigingsmodule een waterfilm nodig heeft en omdat het vuil via een waterstraal verwijderd wordt is deze oplossing vorst gevoelig. De buiten temperatuur en de temperatuur in het asfalt dient daarom ten minste 4 graden Celsius te zijn. 37