IJ S B A A N C U L E M B O R G

Transcriptie

1 IJ S B A A N C U L E M B O R G Evaluatie eerste ijsperiode en voorstellen tot verbetering 12 februari 2009

2 Inleiding Voorjaar 2007 is de combibaan (skeelerbaan en ijsbaan) op Sportpark Ter Weijde in gebruik genomen. De baan is zo uitgevoerd dat er s zomers op de geasfalteerde verharding kan worden geskaat en er s winters een laagje water tussen de omranding kan worden opgebracht om er een ijsbaan van te maken. Het laagje water op de combibaan bevriest eerder dan het diepere water op plassen en sloten en is daardoor veel eerder geschikt om op te schaatsen. Daarbij komt dat het schaatsen vanwege de geringe waterdiepte ook veilig is. In de achterliggende periode van twaalf jaar zonder noemenswaardige winters dreigde er een hele generatie kinderen op te groeien zonder ooit op natuurijs geschaatst te hebben. Combibanen kunnen na een paar nachten vorst al open. In een tijdperk waarin de opwarming van de aarde centraal staat, kunnen deze banen dus een belangrijke rol vervullen in de sportbeleving van de jeugd. Half december 2008 werd het duidelijk dat er op de ijskwaliteiten van de baan een beroep zou worden gedaan. Op 24 december is de baan onder water gezet en op 29 december was het ijs na drie nachten vorst met 6 cm dik genoeg om de baan voor het eerst open te stellen en s avonds officieel te gaan openen. Dat bleek een te mooi scenario om waar te zijn. Een complex van oorzaken dwong de vereniging de officiële opening een dag uit te stellen en ook toen ging het nog mis en was er voor zowel de vrijwilligers als de gemeente sprake van een klein drama. Bronnen en literatuur: IJsvereniging en ijsbaan Ede IJsbaan en ijsvereniging Haaksbergen Ingenieursbureau Oranjewoud KNSB-brochure Combibanen Diversen Internet Deze notitie voorziet in een weergave van de ijsspecifieke waarnemingen in genoemde ijsperiode. Op basis van een analyse hiervan, een literatuurstudie en inbreng van expertise van andere gelijksoortige ijsbanen worden voorstellen gedaan voor het oplossen van de geopenbaarde problemen. Veilig schaatsen, zo vaak als in een tijdperk van opwarming van de aarde maar even mogelijk is, ligt binnen bereik. Pag. 1

3 Samenvatting De eerste ijsperiode voor de combibaan (skeelerbaan en tevens ijsbaan) op sportpark Ter Weijde heeft een aantal tekortkomingen van de baan aan het licht gebracht. De baan voldoet niet aan de doelstelling om snel en eenvoudig betrouwbaar ijs te geven. Bij ongewijzigde omstandigheden is de baan slecht te exploiteren en zal hij ook geen rol kunnen spelen in matige winters, zoals die in de achterliggende jaren. Analyse en onderzoek geven aan dat met een beperkt aantal maatregelen wel een goed resultaat voor de baan is te behalen. De maatregelen hebben tot doel de draagkracht van het ijs te verbeteren door waterverlies tegen te gaan en het water zo snel mogelijk tot op de bodem te laten bevriezen. Waarvan de laatste het belangrijkst is. Om het water snel tot op de bodem te laten bevriezen moet het te grote hoogteverschil tussen binnen en buitenkant van de baan worden verminderd en moet het zwarte oppervlak een lichtere kleur krijgen. Dit is in één actie te realiseren door het aanbrengen van een in dikte variabele toplaag met blanke bitumen en lichte steenslag. Het wit verven van de zwarte, warmteproducerende randen is een aanvullende niet overdreven kostbare maatregel, welke in de eerste dagen van de ijsvorming waterverlies langs de randen voorkomt. Een bijkomende maatregel om de ijsbaan en met name het oude, overgebleven ijs ook na een dooiperiode weer te kunnen gebruiken is het vervangen van de bladverliezende bomen en struiken door groenblijvende exemplaren. Deze maatregel is ook dringend noodzakelijk om in de zomerperiode veilig skaten mogelijk te maken. Resumerend kan worden gesteld dat de ijsbaan in Culemborg met name door het aanbrengen van een extra toplaag snel aan de bij de realisatie gewekte verwachtingen zal gaan voldoen. Advies Om de ijsbaan te laten doen waar hij in principe de potenties voor heeft, nl snel veilig ijs bieden, is het advies om: 1. het hoogteverschil tussen binnen en buitenkant aan te pakken en de kleur van het baanoppervlak licht te kleuren. Het in één keer tackelen van beide problemen door het aanbrengen van een nieuwe toplaag is daarbij de beste oplossing; 2. daarnaast de randen wit te verven en daarmee de betrouwbaarheid van het proces te vergroten. Pag. 2

4 Opbouw van de baan Op een fundering van hergebruikt, gebroken puin vermengd met grond (oude fundering voormalige gravelveld atletiek) is een funderingslaag van asfaltbeton aangebracht welke afgewerkt is met een toplaag van fijn DAB (dicht asfaltbeton) Voor de toplaag is zwart bitumen gebruikt. Op de toplaag zijn zowel aan de binnen- als aan de buitenkant randen van zwart asfaltbeton aangebracht. Aan de binnenkant zijn op regelmatige afstand afsluitbare waterafvoerkolken aangebracht. De baan is ongeveer 6 meter breed en heeft van buiten naar binnen een afschot van 1:100 (loopt per meter 1 centimeter schuin af). Dat geeft een hoogteverschil tussen binnenen buitenkant van 6 cm. Omdat de baan voor de oplevering lek bleek te zijn, is er aan de binnenzijde van de randen een slemlaag (waterdichtende laag) aangebracht. Langs de gehele zuidzijde staan er bladverliezende bomen en struiken. De bomen reiken voor een deel tot boven de baan. Ontwerpprofiel met afschot van 1:200 Voorbereidingen vorstperiode Toen het eind december 2008 duidelijk werd dat er een serieuze vorstperiode in het verschiet lag, is de baan minutieus geveegd en van blad ontdaan, zijn de putten dichtgezet, is de brug voor de atleten over de baan aangebracht en is er in een tijdsbestek van een kleine acht uur zo n 300 kubieke meter water op de baan gepompt. Aan de buitenkant stond ter plaatse van de kleedkamers 6 a 7 centimeter water. Vanwege het afshot van de baan stond er aan de binnenkant dus zo n 12 tot 13 centimeter. In de korte vorstperiode van december 2007 was een gedeelte van de baan in een bak van plastic folie bij wijze van proef met water gevuld. De bedoeling was om na te gaan hoe snel het water bevroor en het ijs voldoende dik zou zijn. Deze proef was veelbelovend. Onder een bewolkte hemel was het water al snel tot op de bodem bevroren. Pag. 3

5 Het ijs Van eerste op tweede kerstdag 2008 zou de vorst invallen. Ondanks een stevige wind was op tweede kerstdag onder een stralende zon, het gehele wateroppervlak al met een laagje ijs bedekt. TV Gelderland maakte er zelfs een item over. Water bevriest niet tot de bodem Na drie nachten lichte vorst was het ijs ca 6 centimeter dik, behalve aan de buitenkant waar met 5 centimeter ijs de laatste centimeter water boven het asfalt niet wilde bevriezen. Met zes centimeter ijs op zo n korte termijn heeft de baan bewezen potentie te hebben. Problemen met de door de zon verwarmde randen Omdat er nog geen grote toeloop was te verwachten, kon de ijsbaan s morgens worden geopend. Onder een stralende hemel werden de eerste rondjes geschaatst. Langs de in de zon liggende zijkanten kwam er echter al spoedig water op het ijs en brak het ijs in het midden van de baan al onder lichte belasting. Bij het onder gaan van de zon vroren de randen al weer snel dicht en herstelde de ijsvloer zich in de nacht voortreffelijk. Met deze gegevens werd de uitgestelde officiële opening de volgende dag met vertrouwen tegemoet gezien. Mede omdat verwacht mocht worden dat de voorspelde vorst het ijs langs de betreffende buitenranden wel tot op de bodem zou bevriezen. Op de dag van de opening werd er alleen s morgens geschaatst tot het verschijnsel van het water langs de randen zich weer opnieuw voordeed. Het water was wederom niet tot op de bodem bevroren. Bij de opening kwam het water helaas al weer snel via de randen op het ijs en brak in stukken uiteen. Na de grote inzet was de teleurstelling bij alle betrokkenen immens. Onduidelijkheid over openstelling In de daarop volgende dagen werd door de warmteproducerende randen met ijsschraapsel te bedekken met man en macht geprobeerd het probleem onder controle te krijgen. Dit lukte slechts af en toe en ten dele. Het gevolg was wel dat in de eerste week de baan maar zeer beperkt open was (met name s morgens, waarvan dankzij de kerstvakantie gelukkig toch gebruik van kon worden gemaakt). Bovendien kon er over de openingstijden niet duidelijk worden gecommuniceerd. Dit leidde tot een beperkt bezoek en gebruik van de baan. Pas toen de zon verstek liet gaan braken andere tijden aan. Pag. 4

6 Ook problemen langs de andere randen Ook in het zonloze tijdperk kwam er via de binnenranden nog weer water op de baan. Pas toen het water tot op de bodem was bevroren behoorden de problemen echt tot het verleden en waren de openingstijden betrouwbaar te communiceren. Helaas was dat ook het moment waarop er op buitenwater kon worden geschaatst en was er geen sprake van een grote toeloop naar de baan. Resumerend kan worden gesteld, dat het eerste optreden van de ijsbaan ondanks de enorme inzet van de vele vrijwilligers niet aan de verwachtingen heeft voldaan. De baan heeft de mogelijkheden in zich om aan de doelstellingen van vroeg en veilig ijs te voldoen, maar laat het op dit moment op enkele belangrijke details hinderlijk afweten. Analyse van het hoofdprobleem (zie ook bijlage 1) Een ijsvloer ontleent zijn draagkracht aan de tegendruk door het water. Wanneer er maar heel weinig water aanwezig is, zoals bij het voorliggende type ijsbanen, vormt een beetje waterverlies via de randen of anderszins al snel een flink percentage van de totale hoeveelheid water. Dit betekent dat de tegendruk voor het ijs door het water ook al heel snel verdwijnt. Neem daarbij ook nog eens in aanmerking dat het ijs vanwege de gasbelletjes uit het asfalt bros is, dan is het duidelijk dat al bij een weinig waterverlies het ijs zal breken. De remedie lijkt dus in eerste instantie gezocht te moeten worden in het voorkomen van verlies van water en/of er moet voor gezorgd worden dat het ijs zo snel mogelijk op de bodem komt te rusten en daar de vereiste tegendruk krijgt. De brosheid van het ijs vormt dan gelijk ook geen probleem meer. Pag. 5

7 Oplossen van de hoofdproblemen 1. Waterverlies langs de zonbeschenen randen voorkomen 2. Waterverlies langs de binnenranden voorkomen 3. Maatregelen om het water snel tot op de bodem te laten bevriezen 1 Waterverlies langs de zonbeschenen randen Wanneer de zwarte asfaltranden door de zon worden beschenen, wordt de straling door de zwarte massa geabsorbeerd en in warmte omgezet. Het ijs langs de rand smelt en er ontstaat een spleet waardoor het water weg kan worden geperst. Door de randen op eenvoudige wijze met wegenverf wit te verven wordt het zonlicht weerkaatst en niet in warmte omgezet. Het ijs zal minder snel van de rand loskomen. Ook kunnen de randen worden bekleed. Deze oplossing lijkt kwetsbaar en minder duurzaam. Een andere oplossing is het restant water zo snel mogelijk tot op de bodem te laten bevriezen. 2 Waterverlies langs de binnenranden Na een aantal dagen vorst en na twee dagen bewolkt weer, ontstond er langs de binnenrand ruimte tussen het ijs en de rand en kwam er daar water op het ijs. Dit keer kon de zon dus niet de boosdoener zijn. Tot een temperatuur van min 4 zet het ijs ook in verticale richting uit. De bovenzijde van het ijs gaat dan omhoog en doordat de rand schuin loopt, ontstaat er ruimte tussen het ijs en de rand, waardoor het water weer omhoog kan worden geperst. Om dit probleem te beheersen, kan het ijs over de gehele lengte van de baan losgezaagd worden van de rand, waarna vervolgens het water onder het ijs dient te worden verwijderd waardoor het ijs op het asfalt zakt. Dit is een erg arbeidsintensieve methode, welke om speciale apparatuur vraagt en vanwege de kans op scheurvorming bovendien risico s voor de kwaliteit van de ijsvloer met zich mee brengt. Een andere oplossing is het restant water zo snel mogelijk tot op de bodem te laten bevriezen. Deze oplossing is eenvoudig en efficiënt en sluit bovendien aan bij de exploitatiemogelijkheden door vrijwilligers. 3 Maatregelen om het water snel tot op de bodem te laten bevriezen 3.1 terugbrengen van het hoogteverschil 3.2 lichtkleuren van het zwarte oppervlak ad. 3.1 Als gevolg van de schuinte van de baan (afschot) is de waterdiepte aan de binnenkant van de baan 6 centimeter meer dan aan de buitenkant. Om het water sneller tot op de bodem te laten bevriezen is het nodig dit hoogteverschil terug te brengen. Ook kent de baan dan minder spanningen en zal zich gelijkmatiger gaan gedragen. Het aangebrachte afschot van 1:100 is in de wegenbouw gebruikelijk om het regenwater voor het verkeer voldoende snel af te voeren. Voor combibanen wordt een afschot van 1:200 voldoende geacht (3 cm verschil bij een baan van 6 meter breed) Een belangrijke reductie van 3 centimeter is dus mogelijk. ad. 3.2 Er is geconstateerd dat de onderste centimeter van het water bij zonnig weer niet bevriest. De straling door het ijs van de zon wordt door het zwarte asfalt geabsorbeerd en in warmte omgezet. Hierdoor bevriest het water niet tot op de bodem. De zwarte kleur van de baan moet gewijzigd worden in een lichte kleur, die de zonnestraling reflecteert en niet langer omzet in warmte. Pag. 6

8 Lichtkleuren van het zwarte oppervlak door: - verven van de baan. Het verven van de baan is geen optie, daar het oppervlak dan te glad wordt om s zomers te kunnen skaten. - aanbrengen dunne epoxylaag. Het opbrengen van een dunne epoxylaag geeft een hoog risico van slijtageplekken en loslaten, hetgeen eveneens nadelig is voor de skatefunctie van de baan. - aanbrengen slemlaag. Ook over het aanbrengen van een dunne laag speciale emulsieasfalt (slemlaag) bestaan twijfels. Een dergelijke laag wordt met behulp van een bandenwals slechts beperkt verdicht. Deskundigen stellen daarbij de vraag of dit wel voldoende is om de piekspanningen onder de wieltjes van de skates te weerstaan. - Aanbrengen oppervlaktebehandeling Net als bij een epoxylaag is dit voor het skaten als hoofdfunctie een kwalitatief minder goede oplossing vanwege onregelmatigheden, risico van loslaten en onderhoudsgevoeligheid. Daarnaast wordt de steenslag gebruikelijk gebonden door een zwarte bitumen, waarmee het effect te niet wordt gedaan. Combinatie van 1 en 2: lichtkleuren en terugbrengen hoogteverschil. Uiteindelijk zijn het verminderen van het hoogteverschil en het aanbrengen van een lichte kleur op een kwalitatief goede manier in één maatregel te verenigen door het aanbrengen van een extra toplaag, samengesteld uit blanke bitumen en lichtgekleurde steenslag. Een nog beter resultaat wordt bereikt door bij de hiervoor genoemde samenstelling ook nog eens gekleurde toeslagstoffen toe te passen. De dikte van deze toplaag dient aan de buitenzijde 2,5 centimeter en aan de binnenzijde 5,5 centimeter te bedragen. Aan de binnenzijde van de baan komt een kleine verdieping voor de afvoer van het regenwater. Pag. 7

9 Oplossen overige problemen Bladeren Bij nieuwe vorst na een dooiperiode is de ijsbaan niet meer opnieuw te gebruiken door de grote hoeveelheid bladeren die op het smeltende en opnieuw bevriezende ijs zijn gewaaid. Dit is te verhelpen door de bladverliezende bomen en struiken te vervangen door groenblijvende bomen en struiken. Daarmee zou tegelijkertijd ook het niet te onderschatten veiligheidsprobleem voor de skaters in de zomer door afgevallen blad, takjes en eikels opgelost zijn. Ook het ontstaan van gaten in het ijs rond de warmte producerende bladeren (soms in nesten verzameld) is dan opgelost. Grote ijsslijtage bij scholierengebruik De scholieren die van de ijsbaan hebben gebruik gemaakt, dragen meer dan de andere gebruikers ijshockeyschaatsen. Daarbij wordt er meer geremd en gedraaid en voor elkaar geshowd. Grote sporen in het ijs zijn het gevolg. De extra slijtage bij het andere gebruik door scholieren kan alleen maar gecompenseerd worden door een methode te bedenken waarbij er door het opbrengen van een dun laagje warm water een nieuwe goed hechtende toplaag op het ijs wordt gecreëerd. Pag. 8

10 BIJLAGE 1 Waarnemingen ijs, gevolgen, analyse en beheermaatregel Waarneming Gevolg Analyse Beheermaatregel Reeds bij geringe belasting van De zwarte asfaltrand zet de straling het ijs wordt het water door de van de zon om in warmte en doet gesmolten rand het ijs op het ijs tegen de rand smelten. Het geperst. Dat het een smeerboel water kan nu langs de rand wordt is tot daaraan toe, maar ontsnappen. Omdat er weinig water vervolgens breekt het ijs ook in onder het ijs aanwezig is, wordt het stukken uiteen. ijs al snel niet meer voldoende Het eerste laagje ijs is losgedooid van de randen waar de zon opstaat. Dit verschijnsel blijft zich voordoen, ook als het ijs dikker en dikker wordt t/m 31 december. Iedere dag mooi stralend weer Het ijs blijkt boven de witte strepen en boven de herstelplekken mooi zwart te blijven, terwijl het direct ernaast wittig wordt vanwege de gasbelletjes die door de zon uit het asfalt worden losgemaakt Ondanks de matige vorst wilt de laatste centimeter water onder het ijs (5 cm dik) aan de buitenkant bij herhaling niet tot de bodem bevriezen De bladeren in het ijs laten het ijs erboven smelten Na twee dagen bewolking, lijkt het ijs aan de buitenkant tot op de bodem Het ijs boven het asfalt wordt door de ingesloten lucht bros en breekt sneller. Het water wordt bij belasting nog steeds naar de randen gevoerd waar het vervolgens het ijs op loopt. Er ontstaan gaten in de toplaag van het ijs, hetgeen tot gevaarlijke situaties kan leiden. De druk van het water naar de randen wordt sterk verminderd. ondersteund en breekt. De verf en de slemlaag dichten het asfalt gasdicht af, waardoor het ijs erboven mooi zwart en dus sterk blijft. Het zwarte gekleurde asfalt onder het ijs zet de straling van de zon om in warmte waardoor het ijs boven de bodem niet bevriest. Het donkere blad zet het zonlicht om in warmte, waardoor het ijs rondom wegsmelt. Het zwart gekleurde asfalt heeft geen straling meer gekregen om in Het wit schilderen met wegenverf van de randen kan dit probleem voorkomen. De kleur wit weerkaatst het zonlicht en er wordt dus geen warmte door de rand geproduceerd. Een afdichtende laag op het asfalt aanbrengen voorkomt het opnemen van gasbelletjes in het ijs. Omdat er s zomers ook geskaat moet worden en een afdichtende laag hier mogelijk nadelig voor kan zijn (gladheid of voortijdige slijtage) kan het middel mogelijk erger zijn dan de kwaal. Het probleem wordt opgelost als de kleur van het asfalt wordt aangepast. Verven is geen optie omdat het wegdek dan te glad wordt om te skaten. Een aanvullende toplaag met blank bitumen, licht gekleurde steenslag en eventueel een toevoeging van gekleurde toeslagstoffen is een adequate oplossing. De bomen en struiken langs de baan vervangen door groenblijvende bomen en struiken. Pag. 9

11 bevroren. Er doen zich daar geen problemen meer voor Aan de binnenkant van de oostpoot van de baan komt bij zeer beperkte belasting toch weer water op het ijs doordat er tussen het ijs en de rand ruimte is ontstaan Na een halve dag dooi met wat regen en natte sneeuw zet de vorst weer door. De randen worden volgeschoven met de drap die bevriest Het ijs ligt na verschillende nachten matig tot strenge vorst en weinig zon eindelijk op het asfalt Het ijs klinkt op diverse plaatsen aan de binnenkant hol en lijkt losgekomen van het asfalt Na een korte dooiperiode ligt het ijs er na een nachtje onder nul weer glad en strak bij, er zou zo maar weer geschaatst kunnen worden ware het niet dat er een grote hoeveelheid bladeren van de bomen op de baan is terechtgekomen en is ingevroren Het ijs komt overal aan de binnenkanten veel sterker los (3 tot 5 cm)dan aan de buitenkant (0,5 cm) Door effectief ingrijpen en het dichten van de spleet met sneeuw is het breken van het ijs voorkomen. Geen water via de randen meer op het ijs. Eindelijk konden we aangeven dat we ook s avonds open zouden zijn. Eindelijk na ruim een week geen problemen meer. IJs is slechts zeer beperkt belast, zodoende geen gevolgen kunnen worden vastgesteld. Ook als er na een tijdelijke dooi nog meer vorst komt, kan er door de bladeren niet meer worden geschaatst. De geschiedenis herhaalt zich. warmte om te zetten waardoor ook de laatste centimeter water boven het asfalt kan bevriezen. Van zon was geen sprake. Aan de binnenkant staat veel meer water (6 cm meer) Doordat er steeds meer water bevriest en het ijs hierbij uitzet stijgt het ijs en komt daarbij over het grootste deel los van de rand. Wederom wordt de draagkracht van het ijs ondermijnd. Door de grote hoeveelheid regenwater gaat het ijs drijven (terwijl het aan de buitenkant nog op het asfalt ligt. Door de schuine zijkant ontstaat er bij de verticale beweging van het opdrijven een grote spleet. Aan de binnenkant van de baan minder water, waardoor het ijs minder omhoog komt en over de volle breedte van de baan eerder op het asfalt komt te rusten. Dit is alleen te realiseren door aan de binnenkant wat extra asfalt op te brengen. De bomen en struiken langs de baan vervangen door groenblijvende bomen en struiken. Aan de binnenkant van de baan minder water, waardoor het ijs minder omhoog komt en over de volle breedte van de baan eerder op het asfalt komt te rusten. Dit is alleen te realiseren door aan de binnenkant wat extra asfalt op te brengen. Pag. 10