Mätning av vägmarkeringsytors fuktighetstillstånd

Full text

(1)VTI notat 30-2006 Utgivningsår 2006. www.vti.se/publikationer. Mätning av vägmarkeringsytors fuktighetstillstånd Sven-Olof Lundkvist.

(2)

(3) Förord Denna studie är i sin helhet finansierad av Vägverket/Sted, där Stefan Jonsson har varit projektledare. Mätningarna har utförts av Behzad Koucheki, Sara Nygårdhs och undertecknad, samtliga VTI. Undertecknad har svarat för analys och dokumentation. Ett speciellt tack till Kai Sørensen, DELTA Lys & Optik i Hørsholm, Danmark, som välvilligt har ställt en fuktighetsmätare till förfogande. Linköping september 2006. Sven-Olof Lundkvist. VTI notat 30-2006.

(4) Kvalitetsgranskning Projektledarens närmaste chef, Gudrun Öberg, har granskat och godkänt publikationen för publicering 2006-09-10.. Quality review The research director of the project manager, Gudrun Öberg, examined and approved the report for publication on 2006-09-10.. VTI notat 30-2006.

(5) Innehållsförteckning 1. Bakgrund ................................................................................................. 7. 2. Syfte ........................................................................................................ 8. 3 3.1 3.2. Metod....................................................................................................... 9 Instrument................................................................................................ 9 Fysikaliska mätningar .............................................................................. 9. 4. Resultat.................................................................................................. 10. 5. Diskussion och slutsatser ...................................................................... 13. VTI notat 30-2006.

(6) VTI notat 30-2006.

(7) Mätning av vägmarkeringsytors fuktighetstillstånd av Sven-Olof Lundkvist VTI 581 95 Linköping. Sammanfattning En vägmarkerings retroreflexion är kraftigt beroende av om dess yta är torr, fuktig eller våt. Mycket grovt kan en fuktig, plan vägmarkering ha ett retroreflexionsvärde som är hälften av vad den har i torrt tillstånd och en våt har ofta ett värde nära noll. Vid ett funktionstest av torra vägmarkeringars retroreflexion är det därför av största vikt att försäkra sig om att ytan verkligen är helt torr. Hittills, vid funktionskontroller, har man bedömt ytans fuktighetstillstånd visuellt, med handen eller kanske genom att trycka ett papper mot densamma. I stället skulle man vilja mäta fuktighetstillståndet objektivt. Denna förstudie har syftat till att undersöka om detta är möjligt med någon fuktighetsmätare som finns på marknaden. Retroreflexionen för fem olika helt torra vägmarkeringar mättes upp. Därefter blöttes vägmarkeringsytan, varefter retroreflexionen och fuktigheten mättes ungefär en gång per minut. Tre typer av fuktighetsmätare testades och då dessa inte längre registrerade fukt skulle vägmarkeringen, om den var helt torr, ha återfått ursprunglig retroreflexion. Samtliga tre mätare använde samma princip: konduktiviteten mellan två mätstift registrerades. Resultaten visar att de två billigare typerna av fuktmätare slutade att registrera fukt på ytan innan dess att den var helt torr. Dessa bedömdes inte vara användbara. En dyrare mätare kunde registrera konduktivitet ner till ca 0,008 µΩ-1⋅m-1. Vid dessa värden hade fyra av de fem vägmarkeringarna återfått den retroreflexion de hade innan de hade blötts ner och detta instrument kan accepteras för registrering av fukt på vägmarkeringsytor. Den begränsade förstudien visar att det är möjligt att detektera fukt på vägmarkeringar, men att de billiga fuktmätarna som finns att köpa i handeln inte har tillräcklig känslighet. En mer omfattande studie, där fler vägmarkeringar och instrument testas, borde genomföras. Därefter bör metoden införas i Vägverkets metodbeskrivning för mätning av torra vägmarkeringars retroreflexion.. VTI notat 30-2006. 5.

(8) Measurement of the humidity of road marking surfaces by Sven-Olof Lundkvist VTI (Swedish National Road and Transport Research Institute) SE-581 95 Linköping Sweden. Summary The retroreflectivity of a flat road marking is strongly dependent of the humidity of its surface. Roughly, a humid marking has half the retroreflectivity of a dry and a wet surface has a value close to zero. Therefore, when checking the performance of dry road markings it is important to make sure that the surface of the marking is absolutely dry. So far, when checking of the performance of road markings, the condition of the surface has been checked visually, by hand or maybe by pressing a piece of paper against it. Instead of using these subjective methods it would be preferable to find an objective physical measurement method. The aim of this preliminary study was to investigate if this is possible. The retroreflectivity of five absolutely dry road markings was measured. Thereafter, the road marking surface was wet artificially and readings of the retroreflectivity and state of humidity were registered approximately every minute. The humidity was measured by using three commercial, available instruments, and when no one of these registered humid surface any more, the measurements were discontinued. Now, the last measured value of retroreflectivity should be approximately the same as the initial one, registered before the surface was wet. The results show that two of the three instruments measuring humidity, ceased to register humid surface before it was absolutely dry. This means that the last registered value of retroreflectivity was lower than the initial one. These instruments were judged not to be usable for these types of checks. The third instrument – a more expensive one – ceased to register humid surface at approximately the same level of retroreflectivity as at the initial measurement. This instrument could measure the conductivity of the surface as low as approximately 0.008 µΩ-1⋅m-1. At this value four of the five road markings had recovered, having approximately the initial value of retroreflectivity. Preliminary, this instrument could be accepted for this type of check, but it should be evaluated in a larger study. Subsequently, the method must be inserted in the regulation.. 6. VTI notat 30-2006.

(9) 1. Bakgrund. I regelverket för vägmarkeringar finns krav på retroreflexionen för torra markeringar. Vid funktionskontroll av retroreflexionen är det av största vikt att vägmarkeringen är absolut torr eftersom denna parameter är kraftigt avhängig av ytans fuktighetstillstånd. En fuktig vägmarkering har en retroreflexion som grovt sett är hälften av torrvärdet, vilket betyder att om ytan inte är absolut torr vid kontrollen, riskerar man att underkänna en markering som egentligen skulle ha godkänts. Det är svårt eller kanske omöjligt att avgöra visuellt om en vägmarkeringsyta är torr. Att känna på ytan med handen kan fungera, men bättre är sannolikt att trycka ett mjukt papper mot ytan och undersöka om detta blir fuktigt. Emellertid är inte heller denna metod säker: en yta som endast är lite fuktig ger inte säkert spår på ett papper och man riskerar då att mäta något för låga retroreflexionsvärden. En helt objektiv metod för fuktdetektering av vägmarkeringsytan är därför önskvärd.. VTI notat 30-2006. 7.

(10) 2. Syfte. Denna studie syftar till att undersöka om de kommersiella fuktmätare som finns på marknaden är användbara för detektering av vägmarkeringars fuktighetstillstånd. Om det finns något användbart instrument ska ett förslag på hur det ska användas ges.. 8. VTI notat 30-2006.

(11) 3. Metod. 3.1. Instrument. Inför studien införskaffades tre instrument, två ytterst billiga och ett något dyrare. Gemensamt för dessa var att de mäter konduktansen, G [Ω-1], (inversen av resistansen) mellan två mätstift som hålls mot ytan. Med känt avstånd mellan mätstiften kan ytans konduktivitet (jfr. resistivitet) beräknas som konduktansen multiplicerad med avståndet. Följande instrument testades: • Damp detector DD-31BL, inköpt på Clas Ohlson för ca 100 SEK. Detta instrument anger fuktighetstillståndet med en summer samt med tre dioder. • 2 – IN – 1 Damp detector, inköpt på Jula för ca 100 SEK. Denna anger graden av fuktighet med tre dioder. • Protimeter POL5800, lånad av DELTA Lys & Optik, men kostar ca 5 000 SEK. Detta instrument anger fuktigheten digitalt på en relativ skala i intervallet 10–35. För att registrera sambandet mellan retroreflexionen, RL [mcd/m2/lx] och fuktighetstillståndet mättes den förstnämnda parametern med LTL-2000.. 3.2. Fysikaliska mätningar. Som nämnts tidigare är retroreflexionen starkt avhängig av vägmarkeringsytans fuktighetstillstånd. Mycket grovt kan man säga att för en plan markering gäller att en fuktig yta har ungefär halva torrvärdet och då ytan är våt är värdet nära noll. Om retroreflexionen för den torra vägmarkeringsytan vore känd, skulle ett värde lägre än detta vara en mycket stark indikation på att ytan är fuktig eller våt. Men naturligtvis är torrvärdet okänt, varför man är hänvisad till en direkt mätning av fuktigheten. För att testa fuktighetsmätarna gjordes på fem olika vägmarkeringar – två plana termoplastmarkeringar, en profilerad termoplast, en sprayplast och en färg – först en inledande retroreflexionsmätning för att avgöra markeringens torrvärde. Därefter blöttes markeringen och upprepade mätningar gjordes med fuktighetsmätarna och retroreflexionsmätaren. Mätserien avbröts då ingen av de tre fuktighetsmätarna längre gav utslag för fukt och då registrerades slutvärdet för vägmarkeringens retroreflexion. Om fuktighetsmätarna hade god validitet borde detta sist uppmätta retroreflexionsvärde vara ungefär lika med det först uppmätta värdet före bevattningen av markeringen, ”torrvärdet”. Proceduren var således följande: 1.. En dag med absolut torra vägbanor (och vägmarkeringar) mättes retroreflexionen (RL) för fem olika vägmarkeringar. 2.. Markeringen blöttes ned, varpå konduktansen och RL registrerades. 3.. Markeringen fick torka naturligt, varpå nya registreringar av konduktans och RL gjordes ungefär en gång per minut tills ingen av fuktmätarna detekterade fukt. 4.. Det sist uppmätta värdet på RL matchades mot det inledande torrvärdet.. Fortsättningsvis används begreppet ”torrvärde” för den uppmätta retroreflexionen före bevattning. Uppmätt värde med Protimeter POL5800 betecknas med x, vilket är ett värde på en (ännu okänd) relativ skala.. VTI notat 30-2006. 9.

(12) 4. Resultat. På ett tidigt stadium stod det klart att de två enklare fuktmätarna inte fungerade tillfredsställande. När dessa två slutade att indikera fukt hade inte alls det ursprungliga torrvärdet för retroreflexionen uppnåtts. Fortsättningsvis behandlas dessa därför endast summariskt. Beträffande det dyrare instrumentet, Protimeter POL5800 gäller följande: Det registrerar ett värde på ungefär 30–35 för en våt vägmarkeringsyta. Därefter sjunker detta värde ner mot 10. Värden under 10 registreras inte alls, varför en torr yta måste motsvara ett värde som inte är lägre än 10. Avståndet mellan mätstiften är 25 mm. Figur 1 visar sambandet mellan den uppmätta retroreflexionen och avläst värde med Protimeter POL5800. 2. 2. Torrvärde: 179 [mcd/m /lx]. Torrvärde: 201 [mcd/m /lx]. 30. 30. 25. 25. x. 35. x. 35. 20. 20. 15. 15. 10. 10 0. 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. 0. 180. 50. 100. 150. 200. 250. 2. 2. RL [mcd/m /lx]. RL [mcd/m /lx]. Torrvärde: 339 [mcd/m 2/lx]. Torrvärde: 211 [mcd/m 2/lx] 35. 35. 30 30 25. 25. x. x. 20. 15 20. 10 15 5. 10. 0 0. 50. 100. 150. 200. 250. 300. 350. 0. 400. 20. 40. 60. 80. 2. 100. 120. 140. 160. 180. 200. 2. RL[mcd/m /lx]. RL [mcd/m /lx}. 2. Torrvärde: 118 [mcd/m /lx] 35. 30. 25. x. 20. 15. 10. 5. 0 0. 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. RL [mcd/m2/lx]. Figur 1 Samband mellan uppmätt retroreflexion, RL [mcd/m2/lx] och avläst värde med Protimeter POL5800, x, för fem olika vägmarkeringar.. 10. VTI notat 30-2006.

(13) I figur 1 vill man finna värdet på x, då den uppmätta retroreflexionen efter bevattning och upptorkning överensstämmer med torrvärdet. Man ser att för fyra av de fem markeringsytorna sker detta då x inte registreras längre, dvs. x är lägre än 10. Det verkar som instrumentet hade behövt vara något känsligare och kanske registrerat värden ner till x = 5. Vad gäller DD-31BL, slutade den indikera fukt redan vid värden som motsvarade x = 20 med protimetern och 2-IN-1 slutade indikera ännu tidigare. Kan man acceptera Protimeterns eller kanske till och med de andra instrumentens alltför dåliga känslighet? Tabell 1 svarar på denna fråga. Tabell 1 Uppmätt RL [mcd/m2/lx] för x=20 och x=10, som ska jämföras med ”torrvärde”. markering nr.. torrvärde. RL(x=20). RL(x=10). 1. 179. 164. 171. 2. 201. 183. 190. 3. 339. 123. 351. 4. 211. 76. 176. 5. 118. 73. 73. medelvärde. 210. 124. 192. Tabell 1 visar att markeringsytorna knappast var torra för x = 20, dvs. de två billigare instrumenten slutar att indikera fukt alltför tidigt. Däremot skulle man kunna acceptera känsligheten som motsvarar x = 10. För fyra av de fem markeringarna var skillnaden mellan uppmätt retroreflexion före och efter bevattning liten (5 % i medeltal) då x =10. Däremot var felet större (38 %) för den femte ytan, som är en ganska sliten, profilerad termoplastmassa. Mätningarna innehåller emellertid ett slumpfel som beror på att mätinstrumentet inte kan sättas ner på exakt samma ställe vid upprepad mätning, varför resultatet kan anses vara acceptabelt, dvs. skillnaden mellan torrvärde och värdet för x = 10 kan accepteras. Om man accepterar fuktdetektering med Protimeter POL5800, måste man översätta de relativa värden som detta instrument visar till konduktans och konduktivitet. Detta gjordes med mätning av x för olika motstånd med resistansen i intervallet 10 kΩ till 20 MΩ, dvs. med konduktansen 5⋅10-8 till 1⋅10-4 Ω-1. Figur 2 beskriver sambandet mellan avlästa värden x på Protimeter POL5800 och konduktansen logaritmerad.. VTI notat 30-2006. 11.

(14) Figur 2 Sambandet mellan avlästa värden, x, med Protimeter POL5800 och konduktansen, log G [Ω-1]. Kurvan i figur 2 beskrivs av ekvationen. log G = −3,56 −. 61,6 x. Sätter man kravet för torr markering till x = 10 erhålls (med extrapolation) log G = -9,72 ⇒ G ≈ 0,0002 µΩ-1. Med avståndet 25 mm mellan kontaktpunkterna motsvarar detta konduktiviteten ca 0,008 µΩ-1⋅m-1.. 12. VTI notat 30-2006.

(15) 5. Diskussion och slutsatser. Det måste framhållas att den ovan redovisade studien är starkt begränsad och resultaten är baserade på ett litet antal mätningar. Den visar ändå att det är möjligt att mäta vägmarkeringsytans fuktighetstillstånd objektivt och även att fuktighetstillståndet är viktigt för resultatet av retroreflexionsmätningen. Hittills har man för detektering av fukt använt handen eller något papper. Detta är bättre än att endast visuellt försöka avgöra om ytan är våt eller inte. Men eftersom ytans fuktighetstillstånd är mycket viktigt för retroreflexionen bör konduktansen mätas och dokumenteras före retroreflexionsmätning. Protimeter POL5800 eller något annat instrument med lika god eller bättre känslighet bör testas vidare i en fortsatt studie. Fler markeringar bör undersökas så att kravet på konduktivitet kan fastställas säkrare än i denna förstudie. Därefter bör metoden för fuktmätning skrivas in i metodbeskrivningen för funktionskontroll av torra vägmarkeringars retroreflexion.. VTI notat 30-2006. 13.

(16)

(17) www.vti.se vti@vti.se. VTI är ett oberoende och internationellt framstående forskningsinstitut som arbetar med forskning och utveckling inom transportsektorn. Vi arbetar med samtliga trafikslag och kärnkompetensen finns inom områdena säkerhet, ekonomi, miljö, trafik- och transportanalys, beteende och samspel mellan människa-fordon-transportsystem samt inom vägkonstruktion, drift och underhåll. VTI är världsledande inom ett flertal områden, till exempel simulatorteknik. VTI har tjänster som sträcker sig från förstudier, oberoende kvalificerade utredningar och expertutlåtanden till projektledning samt forskning och utveckling. Vår tekniska utrustning består bland annat av körsimulatorer för väg- och järnvägstrafik, väglaboratorium, däckprovningsanläggning, krockbanor och mycket mer. Vi kan även erbjuda ett brett utbud av kurser och seminarier inom transportområdet. VTI is an independent, internationally outstanding research institute which is engaged on research and development in the transport sector. Our work covers all modes, and our core competence is in the fields of safety, economy, environment, traffic and transport analysis, behaviour and the man-vehicle-transport system interaction, and in road design, operation and maintenance. VTI is a world leader in several areas, for instance in simulator technology. VTI provides services ranging from preliminary studies, highlevel independent investigations and expert statements to project management, research and development. Our technical equipment includes driving simulators for road and rail traffic, a road laboratory, a tyre testing facility, crash tracks and a lot more. We can also offer a broad selection of courses and seminars in the field of transport.. HUVUDKONTOR/HEAD OFFICE. LINKÖPING POST/MAIL SE-581 95 LINKÖPING TEL +46(0)13 20 40 00 www.vti.se. BORLÄNGE POST/MAIL BOX 760 SE-781 27 BORLÄNGE TEL +46 (0)243 446 860. STOCKHOLM POST/MAIL BOX 6056 SE-171 06 SOLNA TEL +46 (0)8 555 77 020. GÖTEBORG POST/MAIL BOX 8077 SE-402 78 GÖTEBORG TEL +46 (0)31 750 26 00.

(18)

No results found