Drift- och underhåll av grusvägar: Utvärdering av mesa som vägmaterial

Drift- och underhåll av grusvägar

Utvärdering av mesa som vägmaterial

Marcus Engstedt Kristina Hansson

Högskoleingenjör, Underhållsteknik 2020

Luleå tekniska universitet

Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 1

1.1 Bakgrund ... 2

1.2 Syfte och mål ... 2

1.3 Avgränsningar... 3

2. Teori ... 4

2.1 Driftsäkerhet ... 4

2.1.1 Funktionssäkerhet ... 5

2.1.2 Underhållsmässighet ... 5

2.1.3 Underhållssäkerhet ... 5

2.2 Varför behövs underhåll? ... 6

2.2.1 Underhållsteknik ... 7

2.2.2 Förebyggande underhåll ... 7

2.2.3 Avhjälpande underhåll ... 8

2.2.4 Tillståndsbaserat underhåll ... 8

2.2.5 Tillståndsövervakning ... 8

2.3 Utmaningar med vägar ... 9

2.3.1 Tjäle ... 9

2.4 Uppbyggnad av grusvägar ... 11

2.4.1 Vilken standard borde vägen hålla? ... 12

2.4.2 Underhåll av vägar ... 16

2.5 Bärighetsklass på väg (Trafikverkets hemsida) ... 22

2.5.1 BK1 ... 22

2.5.2 BK2 ... 22

2.5.3 BK3 ... 22

2.5.4 BK4 ... 22

2.6 Kalk ... 23

2.6.1 Kalkning ... 23

2.6.2 Framställning av mesakalk ... 27

2.7 Tungmetaller ... 31

2.7.1 Bly (Pb) ... 31

2.7.2 Kadmium (Cd) ... 31

2.7.3 Krom (Cr) ... 31

2.7.4 Kvicksilver (Hg) ... 32

2.7.5 Koppar (Cu) ... 32

2.7.6 Nickel (Ni) ... 32

2.7.7 Zink (Zn) ... 32

2.8 pH ... 33

2.8.1 Lågt pH (surt) ... 33

2.8.2 Högt pH (basiskt) ... 33

2.9 Kemiska reaktioner ... 34

2.9.1 Atom ... 34

2.9.2 Oxidationstal ... 34

2.9.3 Redoxreaktioner är elektronövergångar ... 34

2.9.4 Elektrolys... 37

2.9.5 Vad händer vid anoden? ... 37

2.9.6 Påverkande faktorer på utvinningen ... 37

2.9.7 Korrosion ... 37

2.9.8 Urlakning ... 39

3. Metod ... 40

3.1 Litteraturstudier ... 40

3.1.1 Sammanställning av litteraturstudier ... 40

3.2 Intervju och kontakt ... 41

3.3 Enkät ... 41

3.4 Direktobservationer och egna mätningar ... 41

4. Resultat ... 42

4.1 Nulägesanalys och förväntningar på en grusväg ... 42

4.2 Val av väggrus påverkar drift- och underhåll ... 44

4.2.1 Olika bindemedel på grusvägar ... 45

4.2.2 Resultat från enkät ”Undersökning Långtjärnsvägen” ... 47

4.3 Gränsvärden för användning av avfall, kalk och avloppsslam ... 49

4.4 Tolkning av mesaanalyser ... 50

4.5 Mätningar av pH-värden ... 50

4.6 Hur påverkas natur och miljö? ... 51

4.7 Hur påverkas människor? ... 54

4.8 Hur påverkas djur? ... 55

4.9 Hur påverkas fordon? ... 56

4.9.1 Fordons påverkan av vägsalt ... 57

5. Diskussion ... 58

5.1 Rekommendation på underhållsplan under barmarksperioden ... 59

6. Slutsatser ... 61

Referenser ... 62

Bilaga 1 – Mesaanalyser från pappersbruk A ... 67

Bilaga 2 – Mesaanalyser från pappersbruk B ... 68

Figurförteckning Figur 1 - Driftsäkerhet som är beroende av funktionssäkerhet, underhållsmässighet och underhållssäkerhet (Föreläsning Drift och Underhåll). ... 4

Figur 2 - Underhåll i form av förebyggnade och avhjälpande (Föreläsning Drift och Underhåll). ... 7

Figur 3 - Tjälskott är flytjordmassor som kommer upp genom sprickor i den redan upptorkade vägbanan. Foto: Väg- och Transport-forskningsinstitutet. ... 10

Figur 4 - Vid tjällossning frigörs vatten i övre lagren samtidigt som underliggande material är fruset. Detta skapar spårig vägbana med förlorad bärighet. Foto: Karin Edvardsson.10 Figur 5 - Tjälfall uppstår i vägkroppen när materialet i vägbanan sjunker på grund av att vägkroppen har tinat upp och mist sin höga frusna bärighet. Foto: Jennie Johansson. . 10

Figur 6 - Vägkonstruktion. (Källa: Handbok för tillståndsbedömning och underhåll av grusvägar) ... 11

Figur 7 - Kornfördelning hos slitlagret enligt ATB Väg 2004. (Källa: Grusvägars uppbyggnad, nedbrytning och underhåll, 2005) ... 11

Figur 8 - Exempel på hur en korrekt och felaktig bombering kan se ut Källa: (Alzubaidi 1999) ... 12

Figur 9 - Tillståndsklasser i förhållande till trafikflöde. (Källa: Grusvägars uppbyggnad, nedbrytning och underhåll, 2005) ... 13

Figur 10 - Tillståndsvärden för löst grus. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015). .... 13

Figur 11 - Tillståndsvärden för ojämnheter. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015). 14 Figur 12 - Tillståndsvärden för damm. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015). ... 15

Figur 13 - Närbild på hyvelblad med system 2000 Foto: Karin Edvardsson ... 17

Figur 14 - Material från vägkanten lyfts in på vägen och vägbanan jämnas ut. Illustration Ulla Carne. Källa: https://www.skogskunskap.se/vagar-i-skogen/drift-och- underhall/sommarunderhall/kantskarning/ ... 19

Figur 15 - Försurade skogsmarkområden i Sverige år 1993-2002 källa: Skogsstyrelsen (2008) ... 24

Figur 16 - Deponi med mesakalk (kalciumkarbonat) (Källa:

http://karlsborgshamn.blogspot.com/2015/06/mesa-fran-deponi-till-kaj.html) ... 26

Figur 17 - Processchema över pappersbruket Billerud Korsnäs AB. ... 27

Figur 18 - Processchema för kemikalieåtervinningen

(Källa:https://www.skogssverige.se/papper/fakta-om/massa-och-

papperstillverkning/sulfatmassafabrikens-kemikalieatervinning) ... 28 Figur 19 - Sodapannans uppbyggnad (Källa:https://www.skogssverige.se/papper/fakta- om/massa-och-papperstillverkning/sulfatmassafabrikens-kemikalieatervinning) ... 29 Figur 20 - Exempel på hur oxidationstalen skrivs ... 34 Figur 21 - Exempel på en redoxreaktion. ... 35

Figur 22 - Elektrokemiska spänningsserien. (Källa:

https://sv.wikipedia.org/wiki/Elektrokemiska_spänningsserien) ... 36 Figur 23 - Bil som blivit utsatt för kraftig korrosion. (Källa:https://www.hd.se/2018-04- 12/plastkapor-under-bilen-ger-rostrisker) ... 38 Figur 24 - Sammanställning av trafikflödesmätning gjord av Trafikverket september 2019.

(Källa: http://vtf.trafikverket.se/SeTrafikinformation#) ... 43 Figur 25 - Resultat om hur underhåll görs nog ofta och om det görs lika ofta som tidigare från undersökning hos de boende efter väg 693. ... 47 Figur 26 – Resultat på hur vägens driftegenskaper har förändrats sedan tidigare från undersökning hos de boende efter väg 693. ... 48 Figur 27 - utspridda mängder per sträcka och driftområde (Drift o. underhåll, 2008). .... 45 Figur 28 - Summa fördel av att använda mesa eller lera som komplettering i slitlager... 47 Figur 29 - Schablonhalter för vägdagvatten från landsväg (Källa: Dagvattenbelastning på sjöar och vattendrag i förhållande till andra föroeringskällor, 2001). ... 51 Figur 30 - Metallhalter i dikesprover från referenssträckan och sträckan med mesa (sträcka 1). (Källa: Miljögeoteknisk bedömning av vägkonstruktion med grus, mesa, bottenaska och flygaska) ...

Figur 31 - Metallhalter i dikesprover från referenssträckan och sträckan med mesa (sträcka 2). (Källa: Miljögeoteknisk bedömning av vägkonstruktion med grus, mesa, bottenaska och flygaska) ...

Figur 32 - Metallhalter, pH och konduktivitet i vattenprov från grundvatten vid referenssträckan och sträcka 1 med mesa. Provtagning gjord på tre olika ställen. (Källa:

Miljögeoteknisk bedömning av vägkonstruktion med grus, mesa, bottenaska och flygaska) ...

Figur 33 - Metallhalter, pH och konduktivitet i vattenprov från grundvatten vid referenssträckan och sträcka 2 med mesa. Provtagning gjord på två olika ställen. (Källa:

Miljögeoteknisk bedömning av vägkonstruktion med grus, mesa, bottenaska och flygaska). ...

Figur 34 - Halter av tungmetaller i grundvattnet på provsträcka 1 med gränsen för tjänligt

dricksvatten markerat. ... 53

Figur 35 - Halter av tungmetaller i grundvattnet på provsträcka 2 med gränsen för tjänligt

dricksvatten markerat. ... 53

Figur 36 - resultat om hur ofta bilen behöver tvättas och hur smutsig den blir från

undersökning hos de boende efter väg 693. ... 55

Figur 37 - Hur en nytvättad bil kan se ut efter att ha färdats 6km på en väg belagd med

mesa ... 56

Tabellförteckning

Tabell 1 - Jämförelse av att använda mesa eller lera som komplettering i slitlagret. ... 46 Tabell 2 - Högsta tillåtna halter av metaller vid användning av kalk, avfall och avloppsslam

som återvinns för anläggningsändamål. Källor:

http://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/978-91-620-

01643.pdf,https://www.jordbruksverket.se/download/18.119f ... 49

Tabell 3 - Provjämförelse mot de uppsatta gränsvärden som finns för

anläggningsändamål, kalkning och gödsling. ... 50

Tabell 4 - Provsträcka 1 i jämförelse mot referenssträcka under år 2001-2004. Källa

gränsvärden: www.livmedelverket.se, www.naturvardsverket.se ... 52

Tabell 5 - Provsträcka 2 i jämförelse mot referenssträcka under år 2001-2004. Källa

gränsvärden: www.livmedelverket.se, www.naturvardsverket.se ... 52

Tabell 6 - Gränsvärde för maximalt dagligt intag av en rad olika tungmetaller. Källa: Heavy

Metals Causing Toxicity in Animals and Fishes (2014) ... 55

1

1. Inledning

Dagens moderna samhälle gör att näringsliv och medborgare är helt beroende av vägar för att kunna transportera medborgare och gods (Trafikverket, 2018). Det ska finnas möjlighet för människor att välja var de vill bosätta sig och samtidigt kunna ta sig till jobb och utbildning. Gods ska kunna exporteras till andra länder och importeras till Sverige.

Människor ska kunna resa, träffa släkt och vänner samt kunna göra affärer. Mat ska kunna transporteras till affärer, skog till pappersbruken, malm till stålverken och bränsle till tankstationerna. Genom att anpassa transportmöjligheter efter människors behov kan både landsbygd och stadsmiljöer utvecklas. När olika transportalternativ utnyttjas i en kombination kan transporter bli mer effektiva (ibid). Resor och transporter ska vara säkra både för resenärer, gods och miljön. Vägar måste därför skötas och underhållas så att säkerheten är hög och framkomligheten är god för samtliga trafikanter. För att detta ska vara möjligt, krävs ett bra system för att prioriteringar ska göras på rätt ställen.

Trafikverket ansvarar och för en långsiktig planering gällande vägtrafik, sjöfart, järnvägstrafik och luftfart. Ansvaret innebär drift och underhåll av statliga vägar och järnvägar men även nybyggen och investeringar (Trafikverket, 2018). I och med att många vägar kommer att bli dåliga samtidigt och behöva underhållsarbete innebär det stora utmaningar i form av planeringar och prioriteringar. Det medför att en god

planering av beläggningsarbete måste utföras, då det finns en begränsad årsbudget för vägnätet. Trafikverket arbetar ständigt med att utveckla, värdera och sammanställa nyare och bättre kunskap om effekterna som åtgärderna av vägarna ger. Detta kallas för effektsamband för transportsystem och kan användas som stöd vid planering och

projektering, samt av uppföljning av underhåll på vägen (ibid). Effektsamband kan även användas som ett uppslagsverk för att hitta och sprida information om systemet.

Tekniker och metoder utvecklas ständigt för att resurserna ska kunna utnyttjas på bästa

sätt. För att hålla nere kostnader och för att öka säkerheten ställs höga krav på service

och underhåll. Underhåll hjälper till med att förhindra att nya driftstörningar uppstår där

målet är att upprätthålla funktionen hos produktionssystem och infrastrukturer genom att

tidigt identifiera och förebygga fel. Kraven på ett systems produktivitet, säkerhet, kvalité,

tillgänglighet och kundnöjdhet ökar hela tiden (Najjar, 2003). Det har gjort att kraven på

underhållsorganisationer har ökat. Genom ordentliga underhållsplaneringar kan en

optimal vägning göras mellan dessa för att få så låga underhållskostnader som möjligt

(ibid).

2 Arbetet har genomförts av två studenter som har delat på arbetsuppgifterna. Båda anser att arbetsbördan har varit jämnt fördelad med 50% vardera. Ansvarsfördelningen har sett ut enligt nedan:

Kristina Marcus

Teori 2.1 Driftsäkerhet

2.5 Bärighetsklass på väg 2.7 Tungmetaller

2.8 pH

2.9 Kemiska reaktioner

2.2 Varför behövs underhåll?

2.3 Utmaningar med vägar 2.4 Uppbyggnad av grusvägar 2.6 Kalk

Kapitel som utförts tillsammans 1. Inledning (alla kapitel) 3. Metod (alla kapitel)

4. Resultat och diskussion (alla kapitel) 5. Slutsatser (alla kapitel)

Referenser (alla kapitel)

1.1 Bakgrund

I dagens samhälle ökar konkurrensen ständigt. När företag ska konkurrera mot varandra gällande kostnad, kvalité och säkerhet på leveranser krävs en mer effektiv och hållbar produktion (Najjar, 2003). För att kunna nå så hög tillgänglighet som möjligt på olika system krävs bra underhållsplanering. Underhåll planeras in efter behov för att kunna förebygga fel på kritiska system och för att kunna avhjälpa fel som uppstått. För att reparationsutrustning, underhållspersonal och reservdelar ska finnas tillgängliga när underhåll behövs, krävs goda planeringar i förväg. Driftsäkerhet är en enhets förmåga att kunna utföra en krävd funktion under givna betingelser vid ett tillfälle eller under ett tidsintervall (Svensk Standard, 2010). Vägar utsätts ständigt för stora belastningar från fordon och slits allt eftersom. Vägarna ska skötas så att de är säkra året om och så att de är framkomliga. Hur ofta en väg behöver underhåll beror på hur trafikerad den är och hur tung trafik den utsätts för (Trafikverket, 2018). För att kunna nå målet om en hållbar utveckling i samhället, en god ekonomi och en hög säkerhet krävs ett välplanerat

underhållsarbete.

1.2 Syfte och mål

Syftet med projektet är att ta reda på vilka för- och nackdelar som finns när det gäller att använda sig av mesakalk efter grusvägar. Resultatet ska ge en klarhet för om mesa bör användas efter grusvägar eller inte när det gäller påverkan på näringsliv, djurliv och fordon. Resultatet ska även visa hur underhållsarbete har förändrats.

3 Frågeställningar:

1. Hur påverkar utspridningen av mesakalk underhåll på vägen?

2. Hur påverkar mesakalken människor, miljö, djurliv och fordon?

3. Finns det något alternativ till mesakalken som lämpar sig bättre?

1.3 Avgränsningar

Många vägar i Norr- och Västerbotten har under 2000-talet blivit belagda med mesakalk som bindande medel eller som tillsats i grusslitlager. För att kunna utföra projektet inom rimliga ramar har det begränsats till att undersöka väg 693 mellan Vitåfors och

Melderstein i Norrbottens län. Den valdes eftersom att vägen brukas av författarna och därför var mest relevant att undersöka. Avgränsning av tidsperiod har gjorts till att endast omfatta barmarksperioden. Projektet har också avgränsats till att endast

undersöka det översta lagret av grusvägen vilket innebär underhållsarbete av slitlager och tvärfall, samt dammbindning.

4

2. Teori

Kapitlet inleds med en övergripande beskrivning av området underhåll. Sedan

presenteras sådan teori som varit nödvändig för att komma fram till rapportens resultat, vilket framförallt omfattar teori om kalk, mesakalk, tungmetaller och kemiska reaktioner.

Teorierna är hämtade ur olika standarder, vetenskapliga artiklar och tryckta verk.

2.1 Driftsäkerhet

Driftsäkerhet definieras som “förmågan hos en enhet att kunna utföra krävd funktion under angivna betingelser vid ett givet tillfälle eller under ett givet tidsintervall” (Svensk Standard s.8). Driftsäkerhet mäts i tillgänglighet. Driftsäkerheten är i sin tur beroende av funktionssäkerhet, underhållsmässighet och underhållssäkerhet. Detta redogörs i figur 1.

Figur 1 - Driftsäkerhet som är beroende av funktionssäkerhet, underhållsmässighet och underhållssäkerhet

(Föreläsning Drift och Underhåll).

5 2.1.1 Funktionssäkerhet

Enligt (Svensk Standard, 2010, s.8) så definieras funktionssäkerhet som: “förmåga hos en enhet att utföra krävd funktion under givna förhållanden under ett angivet

tidsintervall”. Funktionssäkerhet kan mätas i MTTF (mean time to failure) vilket innebär att man mäter hur ofta ett system mister sin funktion (Nissen, 2011). Det är möjligt att påverka funktionssäkerheten till det bättre vid konstruktion, genom användning av redundans och genom ett väl planerat och utfört underhåll (Hagberg & Henriksson, 2010).

2.1.2 Underhållsmässighet

Den andra faktorn som påverkar driftsäkerheten är underhållsmässigheten. Den definieras som “förmågan hos en enhet som används enligt rådande förhållande, att vidmakthållas i eller återställas till ett sådant tillstånd att den kan utföra krävd funktion, i de fall där underhållet utförs under rådande förhållande och att fastställda rutiner och resurser används” (Svensk Standard, 2010, s.10).

2.1.3 Underhållssäkerhet

Den sista faktorn som påverkar tillförlitligheten är agerandet hos underhållsorganisationen. Underhållssäkerhet definieras som “en

underhållsorganisations förmåga att tillhandahålla underhållsresurser på erfoderlig plats så att krävda underhållsåtgärder utförs när så krävs” (Svensk Standard, 2010, s.9).

Underhållssäkerhet är beroende av reparationsutrustning, tillgångar på reservdelar,

möjligheter för reparation och teknisk data. Tid för underhållspersonalen att ta sig till

platsen, deras antal och utbildning är också avgörande faktorer för underhållssäkerheten

(Hagberg & Henriksson, 2010). Därför är det viktigt att lagerhantering av reservdelar är

välplanerad, verktyg finns att tillgå och att en tillräckligt hög personalstyrka finns att

tillgå. Underhållssäkerhet mäts i mean waiting time (MWT).

6

2.2 Varför behövs underhåll?

Underhåll används i företag för att driftsäkerheten i anläggningen ska vara så hög som möjligt. Krävda funktioner ska kunna utföras, tid mellan fel ska minska och fel som har uppstått ska avhjälpas. Underhåll hjälper även till med att förhindra att nya driftstörningar uppstår. Kraven på ett systems produktivitet, säkerhet, produktkvalité, kundnöjdhet och tillgänglighet ökar hela tiden. Alla dessa ska balanseras samtidigt som företaget vill ha så höga vinstmarginaler som möjligt. Kraven på underhållsorganisationen ökar därför ständigt (Najjar, 2003). Det innebär att det blivit allt viktigare att kunna förutsäga feluppkomster och deras konsekvenser innan de uppstår för att minimera

underhållskostnaderna och på så sätt möjliggöra en ökad lönsamhet i företaget (Nissen, 2011). Eftersom alla driftstopp kostar pengar, vill alla operatörer ha så lite nertid som möjligt. För att kunna nå en maximal effekt på systemet, måste underhåll integreras med övrig verksamhet (Inspecta, 2014). Definitionen av underhåll utifrån den svenska

standarden är “Kombination av samtliga tekniska åtgärder, administrativa åtgärder och ledningsåtgärder under en enhets livstid som är avsedda att vidmakthålla den i, eller återställa den till, ett sådant tillstånd att den kan utföra krävd funktion (Svensk Standard, 2010, s.6).

Vid framtagning av en hållbar underhållsstrategi så krävs det förståelse för sambandet mellan underhåll och produktion. När väl detta är känt så kan målarbetet med underhåll inledas. Underhållstrategin samt underhållsmål ska baseras från organisationens

övergripande affärsmål (Kelly, 2006). En väl framtagen underhållsplanering ska göra det möjligt för företaget att öka driftsäkerheten, öka dess kapacitetsutnyttjande samt förkorta reparationstider vilket kan leda till att företagets totala kostnader kan sänkas. De totala kostnaderna för utförande av avhjälpande underhåll är vanligtvis mycket högre än vid användning av förebyggande underhåll. Det betyder alltså att företag som prioriterar förebyggande underhåll i sin verksamhet kan skapa ökad lönsamhet för företaget (Nissen, 2011).

Det är viktigt att skapa en kultur inom företaget där alla förstår vilket värde

underhållsarbetet ger och därmed betraktar det lika värdefullt som själva produktionen.

Med detta i åtanke så ska underhållsarbetet inte ses som en enskild avdelning utan en funktion som med hjälp av underhållsstrategin ska beröra hela företaget. I många

situationer så är den stora utmaningen med underhåll att finna en underhållsåtgärd som genererar mer vinst med arbetet än själva underhållsarbetet i sig. Underhållsarbete visar sig ofta vara kostnadskrävande och press läggs därmed på att arbetet ska bli effektivt utfört, ett problem med förebyggande underhåll är att det på kortare sikt kan vara svårt att se resultaten som underhållsarbetet genererar. För att effektivisera värdet av

underhållet är det viktigt att rätt resurser används på rätt plats vid rätt tidpunkt, samt att

arbetet blir rätt utfört med hänsyn till kvalité och säkerhet (Värdeskapande underhåll,

2019).

7

2.2.1 Underhållsteknik

Underhåll delas vanligtvis in i förebyggande- och avhjälpande underhåll, se figur 2.

Genom ordentliga underhållsplaneringar kan en optimal vägning mellan de två utföras för att få den billigaste underhållskostnaden (Johansson, 1993).

Figur 2 - Underhåll i form av förebyggnade och avhjälpande (Föreläsning Drift och Underhåll).

2.2.2 Förebyggande underhåll

Enligt Svensk standard, definieras förebyggande underhåll som att utifrån förutbestämda intervall eller enligt bestämda kriterier, ska sannolikheten för fel eller försämring av funktionen minskas. Förebyggande underhåll är planerade underhållsaktiviteter vars syfte är att förlänga livslängden hos en utrustning, samt för att undvika driftstopp av maskinen eller anläggningen. Förebyggande underhåll är ett standardiserat begrepp som kan delas upp i förutbestämt underhåll samt tillståndsbaserat underhåll. Exempel på förebyggande underhåll kan vara:

Enklare rutiner som bland annat städning, rengöring, smörjning och inspektioner

(Pintelon & Van Puyvelde, 2006). Dessa aktiviteter är avsedda för att ta hand om mindre

problem innan de orsakar fel någonstans i utrustningen och därmed blir ett större mer

allvarligt fel. En annan åtgärd kan vara utbyte av defekta komponenter innan ett

funktionsfel inträffar eller att man lägger in ett planerat underhållsstopp eller planerad

renovering av en utrustning (ibid).

8 2.2.3 Avhjälpande underhåll

Avhjälpande underhåll definieras som att underhåll utförs efter att ett objekt tappat sin funktion och måste återställas för att kunna utföra den krävda funktionen (Svensk Standard, 2010). Avhjälpande underhåll är dyrt och konsekvenserna av ett fel kan

resultera i ett större haveri. En förebyggande underhållsstrategi är bättre för att minimera risker och fel (Horner, El-Haram et al. 1997).

Avhjälpande underhåll definieras som “allt arbete som utförs för att avhjälpa fel som uppkommit på en utrustning. Avhjälpande underhåll utförs oplanerat, vid akut behov eller planerat som en följd av iakttagelser vid tillståndskontroll” (Nordin, 1995, s. 15). Vilket som är att föredra mellan akut eller uppskjutet underhåll beror på situationen och konsekvenserna av ett funktionsfel. Vid ett uppskjutet underhåll så väljer man att åtgärda felet vid en mer lämplig tidpunkt, exempelvis om det nuvarande läget är stabilt så kan man välja att utföra underhållet i samband med andra inplanerade aktiviteter.

Akut underhåll utgörs just som det låter, när läget är akut och enheten behöver återställas omgående (Wilson,1999).

2.2.4 Tillståndsbaserat underhåll

Tillståndsbaserat underhåll definieras som ”förebyggande underhåll som omfattar en kombination av övervakning eller inspektion eller provning, analyser och påföljande underhållsåtgärder” (Svensk Standard, 2010, s.14). Tillståndskontroller utförs med hjälp av system, verktyg och mänskliga sinnen i form av kunskap och erfarenhet. Dessa tillsammans med en god bedömningsförmåga är även viktigt för att nå en hög

tillgänglighet i anläggningen. Behov för underhåll kan lättare identifieras och underhåll kan planeras in då det behövs (Idhammar, 1995). Företag kan med dessa parametrar optimera sitt arbete inom underhåll och öka sin lönsamhet.

2.2.5 Tillståndsövervakning

Tillståndsövervakning är en process för att kontinuerligt övervaka sina maskiner.

Mätningarna analyseras och maskinernas tillstånd bedöms under drift. När övervakning installeras är det viktigt att veta vad man ska leta efter, hur ett fel uppträder, hur felet utvecklas och när underhållsåtgärder ska utföras. En annan viktig faktor är

felutvecklingstiden. Det är tiden det tar från att ett fel inleds, till dess att felet gör att systemets funktion upphör (Idhammar, 1995). Om programmet används rätt, kan komponenter bytas ut eller repareras innan de havererar. Det kan förhindra allvarliga oplanerade driftstopp men även att driftstoppen kan planeras så att personalresurser och reservdelar finns på plats då reparationerna ska göras. Några exempel på

tillståndsövervakning är visuell övervakning, vibrationsövervakning, oljeanalys, termografi och stötpulsmetoden (Idhammar, 1995). Då det är dyrt att tillämpa systemövervakning på alla komponenter i ett system, så appliceras

tillståndsövervakning främst på kritiska komponenter. Kritiska komponenter definieras

som att om de går sönder eller dess driftförmåga försämras, påverkar det hela systemet

(Idhammar, 1995).

9

2.3 Utmaningar med vägar

Dagens moderna samhälle är helt beroende av vägar för att kunna transportera sig själv och gods. Vägar ska skötas så att de är säkra året om och så att de är framkomliga.

Underhåll av vägens beläggningar omfattar allt från att laga sprickor och hål till att lägga ny beläggning. Vägytans skick beror på ytans jämnhet, spårbildning, bärighet och

beläggningsskador och här används förebyggande underhåll i form av tillståndsbaserat underhåll. Hur ofta en väg behöver ny beläggning beror på beläggningstyp, hur

trafikerad en väg är, tyngden på trafiken och på spårbundenheten (Trafikverket, 2019).

Vägen tillståndsbedöms med jämna mellrum och när vägen har blivit nog sliten, läggs ett nytt slitlager. Vägarnas tillstånd mäts genom att standardiserade fordon som kör efter vägarna. Vägens spårdjup och även ojämnheter mäts med laserpunkter placerade framtill på bilen (ibid). Datan som samlas in analyseras sedan och jämförs med de största avvikelser som finns för just den vägen som analyserats. Beroende på hur trafikerad vägen är och vilken hastighet som gäller efter vägen, tillåts olika spårdjup och ojämnheter. Utmaningar med detta arbete är att många vägar kommer att bli dåliga samtidigt och behöva underhållsarbete. Det medför att en god planering av

beläggningsarbete måste utföras, då det inte finns hur stor årsbudget för vägnätet som helst (ibid). Hål och skador som bildas i vägen på grund av exempelvis tjäle, lagas då det uppstått och Trafikverket har fått information om skadan. Det innebär att avhjälpande underhåll görs på plötsliga problem. Trafikverket arbetar hela tiden med att plocka fram, värdera och sammanställa nyare och bättre kunskap om effekterna som åtgärderna av vägarna ger. Detta kallas för effektsamband för transportsystem och kan användas som stöd vid planering och projektering, samt av uppföljning av underhåll på vägen (ibid).

Effektsamband kan även användas som ett uppslagsverk för att hitta och sprida information om systemet.

2.3.1 Tjäle

Vägarnas största fiende är vatten. När vatten fryser och expanderar orsakar det tjälskador i och med att isen tar mer plats än vatten. Detta leder till att vägen reser sig och bildar knölar. Tjälen går djupare ner i vägen än i omgivande mark eftersom snön från körbanan plogas bort (Trafikverket, 2018). När tjälen sedan tinar, återgår vägen till sin ursprungliga nivå. Det sker oftast utan att några skador uppstår men ibland kan det bildas sprickor, bulor och ojämnheter. Vägar som består av slit och lera, har störst risk att förstöras av tjälbildning och tjällossning (ibid). Andra fall som också har höga risker för att drabbas av tjälskador är exempelvis vägar med otillräcklig dränering, vägar som har större stenar under sig och övergångar mellan vägar och broar (ibid). När snön smälter finns det även risk för att vägarna att spolas bort underifrån med de stora vattenmängder som forsar fram.

Nedanstående bilder är exempel på vanligt förekommande skador orsakade av tjäle.

Samtliga bilder är tagna ur “Grus under maskineriets skadekatalog”.

10

Figur 3 - Tjälskott är flytjordmassor som kommer upp genom sprickor i den redan upptorkade vägbanan. Foto: Väg- och Transport-forskningsinstitutet.

Figur 4 - Vid tjällossning frigörs vatten i övre lagren samtidigt som underliggande material är fruset. Detta skapar spårig vägbana med förlorad bärighet. Foto: Karin Edvardsson.

Figur 5 - Tjälfall uppstår i vägkroppen när materialet i vägbanan sjunker på grund av att vägkroppen har tinat upp och

mist sin höga frusna bärighet. Foto: Jennie Johansson.

11

2.4 Uppbyggnad av grusvägar

Av det statliga nätverket är ungefär 20% grusvägar. Trafikmängden efter dessa vägar är låg. Oftast körs mindre än 125 fordon efter grusvägarna varje dygn (Trafikverket, 2018).

För att en väg ska få en beläggning, krävs att minst 250 fordon kör efter den varje dag.

Vägar som har hus längs vägen, beläggs om trafikmängder överskrider 125 fordon per dygn för att minska problem med damm för de som bor längs vägen. I figur 6 visas en översiktlig bild på hur vägars uppbyggnad ser ut. Naturgrus och krossat grus är det vanligaste byggnadsmaterialet som används på svenska grusvägar. Slitlagret är 50mm tjockt och ska vara jämnt, lätt att underhålla och vara tätt mot vatten så det rinner av ytan (VTI, 2015). Material som används ligger inom fraktionsintervallet 0/16 vilket innebär allt från lera till grus upp till 16mm. Fördelningen ses i figur 7. Grus över 20mm riskerar att orsaka stenskott och används därför inte.

Figur 6 - Vägkonstruktion. (Källa: Handbok för tillståndsbedömning och underhåll av grusvägar)

Figur 7 - Kornfördelning hos slitlagret enligt ATB Väg 2004. (Källa: Grusvägars uppbyggnad, nedbrytning och

underhåll, 2005)

12 Tvärfall är vägbanans lutning i sidled vilket vanligtvis anges i procent. Dess syfte är att leda bort ytvatten från vägen. Om inte vattnet leds bort mjuknar vägbanan och potthål bildas. Finmaterial slammas upp och slungas bort när fordon stänker upp vattnet. Vägar bör ha ett tvärfall på 4-5% (VTI, 2015). Ser man ur ett drift- och underhållsperspektiv så är det av största vikt att tvärfallet är korrekt, ingen annan underhållsåtgärd har så stor inverkan på kostnader och standarder som tvärfallet (ibid). Tvärfallet kan även uttryckas som bombering samt skevning. Bombering är vägens sidolutning på raka sträckor och skevning är vägens sidolutning i kurvor. Bomberingen görs i princip bara för att få vägen fri från vatten medan skevning också är en viktig åtgärd för att behålla trafiksäkerheten, kurvtagningen underlättas (Alzubaidi, 1999). Hur detta ser ut illustreras i figur 8.

Figur 8 - Exempel på hur en korrekt och felaktig bombering kan se ut Källa: (Alzubaidi 1999)

2.4.1 Vilken standard borde vägen hålla?

Vägen skall skötas enligt “Standardbeskrivning för Basunderhåll Väg”, Trafikverket 2017, från paragraf 82.6, se bilaga 4. Tillståndsbedömning av grusvägar görs subjektivt och med stöd av fotografier, alternativt objektiva beskrivningar (Mer grus under

maskineriet, 2015). För att bedöma tillståndet används en skala på 1-4 där tillståndet

baseras på hur allvarliga skadorna är. Vägens tillståndsklass bedöms efter den sträcka

som är sämst. Tillståndsklass 1 och 2 menar på att vägen har små skador och ett

måttligt behov till underhållsåtgärder. I figur 9 visas vilken klass en väg har utifrån

mängden trafik som brukar vägen och vilken tillståndsklass den bör ha. Tillståndsklass

3-4 visar på att åtgärder måste utfärdas omedelbart, se figur 10-12 (ibid).

13

Figur 9 - Tillståndsklasser i förhållande till trafikflöde. (Källa: Grusvägars uppbyggnad, nedbrytning och underhåll, 2005)

Figur 10 - Tillståndsvärden för löst grus. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015).

14

Figur 11 - Tillståndsvärden för ojämnheter. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015).

15

Figur 12 - Tillståndsvärden för damm. (Källa: Mer grus under maskineriet, 2015).

16

2.4.2 Underhåll av vägar

De underhållsåtgärder som normalt görs på en grusväg under barmarksperioden är hyvling, sladdning, grusning, dammbindning, dikning, kantskärning och röjning. Efter ett väl utfört underhåll ska grusvägen vara jämn samt fri från löst grus och damm.

Vägbanan ska även vara fri från växtdelar och annat som skulle kunna förhindra avvattning (VTI, 2018).

2.4.2.1 Hyvling och sladdning

När hyvling utförs så formas vägbanan så att den får en speciell lutning i sidled vilket gör att vattnet rinner av vägen. Vägens form beskrivs med bombering och skevning och det är av största vikt sett till tillstånd och kostnader att vägen har rätt form (Alzubaidi, 1999).

En dåligt formad grusväg, det vill säga en som är för platt med för lite bombering och skevning blir lätt full av potthål vid regn. Detta eftersom att vattnet inte leds av vägen på rätt sätt som det ska göra vid god utformning. Hyvling gör också så att slitlagret får en jämnare yta och gruset blandas vilket skapar en homogenare sammansättning hos slitlagergruset. Detta leder till att vägen blir mer välbunden och håller sig så under en längre period. När hyvlingsarbetet ska utföras bör vägen vara lite fuktig, är vägen för torr vid hyvlingen så ökar nedkrossningen av grusmaterialet samt att gruset separerar

(Alzubaidi, 1999). Det leder till att finmaterialet hamnar underst och det grövre ovanpå och det gör att man får en dåligt sammansatt samt svag slitlageryta med mycket löst grus (Alzubaidi, 1999). Vanligast är det att man utför hyvlingen några dagar efter tjälen har släppt så att den hinner stabilisera sig lite eller dagen efter ett större regn. Hur frekvent en grusväg bör hyvlas beror på en rad olika faktorer, till exempel hur trafikerad vägen är eller hur mycket nederbörd som varit. När vägen hyvlas så försämras

dammbindningen och måste tillslut upprepas. Trafikverket rekommenderar minst en grundlig hyvling per år för att hålla rätt form på vägbanan (Trafikverket, 2018).

Rekommendationer i samband med hyvling enligt handbok för tillståndsbedömning och underhåll av grusvägar av (VTI, 2015, s. 53):

● Hyvla aldrig i samband med för lite nederbörd; lämplig nederbördsmängd är 6–8 mm.

● Hyvla så djupt att åtminstone botten av potthål och korrugeringar nås. Använd med fördel system 2000 på hyveln; det innebär att skäret består av tappar som var och en har en roterande hylsa

● Se till att hyveln går ända ut i vägkanten så att eventuellt kantöverhäng tas bort.

Det är bättre att det kommer in gräs och rötter i grusmaterialet än att det uppstår en risk för stillastående vatten.

● Avbryt hyvlingen vid stora nederbördsmängder.

● Använd vattenbil när det finns risk för upptorkning.

● Vattna vägen i god tid innan hyvlingen påbörjas.

● ”Klyv” vägen med två hyveldrag, ett i vardera riktningen. Losshyvlat material läggs i vägkanten.

● Vattna vägbanan och grussträngarna.

17

● Hyvla in grussträngarna och fördela grusslitlagret jämnt.

● Eftervattna om det behövs.

● Låt vattenbilen efterpacka.

Figur 13 - Närbild på hyvelblad med system 2000 Foto: Karin Edvardsson

Resultatet ska ge en väg med rätt bombering och skevning. När kurviga vägar hyvlas kan det vara svårt att ta ett beslut om vilka sträckor som ska vara skevade eller vilka som ska vara bomberade (VTI, 2015). För att vattnet effektivt ska avledas från

vägbanan rekommenderas att skevning utförs i kurvor med små radier medan övriga delar av vägen bomberas. Det är svårt att på rak arm bestämma vilken minsta kurvradie som bör vara för att skevning ska utföras. Utan valet görs bäst utifrån erfarenhet och omdöme (VTI, 2015).

Vid mildare vägskador såsom “tvättbräda”, ytliga potthål och spårbildning så räcker det att jämna till vägytan med hjälp av en vägsladd (VTI, 2015).. Denna åtgärd utförs bäst om vägen är fuktig, sett till både resultat samt enkelhet. Det finns olika varianter av vägsladd, allt från enkla hemmabyggda varianter med två hyvelstål fastskruvade till en ram till mer avancerade fabriksbyggda varianter som är justerbara (Trafikverket, 2012).

Vanligast är att göra denna underhållsåtgärd med hjälp av en traktor.

2.4.2.2 Grusning

Det finns flertalet anledningar till varför en grusväg behöver nytt grus med jämna

mellanrum. Normalt sett så är orsaken att slitlagret har blivit för tunt eller att slitlagret har

fått fel sammansättning. Sammansättningen i slitlagret kan bli otillräcklig om nog mycket

finmaterial dammar bort, eller att bildäcken får stenpartiklar att sprätta bort ur det översta

slitlagret. Med tiden så bryts dessutom gruslagret kontinuerligt ned av trafiken genom att

hjulena krossar de övre kornen (Trafikverket, 2018). Detta leder till ett överskott av sand

och brist på stenmaterial. Slitlagret bryts också ner vid hyvling av vägbanan. Tjockleken

på slitlagret bör totalt vara cirka 5 cm för att anses godkänt när vägen ska hyvlas eller

sladdas samt för att klara av det dagliga slitaget från trafiken (Alzubaidi, 1999). Vid

18 grusning så ska vägen vara fuktig eftersom det förenklar för det nya materialet att lättare blandas in med det befintliga slitlagret. Materialet som används är grus eller

bergmaterial med en partikelstorlek på 0-18 mm, i vissa fall förekommer en

partikelstorlek på 20 mm (Alzubaidi, 1999). Vanligaste tidpunkten för arbetet är på våren eller när tjälen släppt samt på hösten. Det är vanligt att åtgärden sker i samband med andra åtgärder såsom kantskärning och dammbindning. När tjälen släpper blir vägytan ofta väldigt mjuk på grund av att tjälen försvårat dräneringen och vägen får ett

vattenöverskott. För att då stabilisera vägen på nytt behövs nytt grus. Vattenöverskott kan även inträffa vid ovanligt mycket nederbörd. Sammansättningen i slitlagret blir förändrad och försämrad vid vattenöverskott vilket förklarar problemet. Normalt så behöver denna underhållsåtgärd upprepas ungefär vart tredje år (Alzubaidi, 1999).

Punkterna nedan är tagna från Trafikverkets underhållsstandard för grusvägar,

“Standardbeskrivning för basunderhåll väg”, se bilaga 4.

● I samband med tjällossning och ytuppmjukning på grusvägar skall efter samråd med beställaren lätt sladdning utföras för att påskynda upptorkning av vägbanan.

● Vägbredden ska bibehållas genom årlig indragning av vägmaterial som hamnat utanför vägkant.

● Entreprenören ska inventera och dokumentera behovet av underhållsgrusning och återvinning av kantmaterial samt lämna åtgärdsförslag till beställaren.

Beställaren beslutar vilka delar av vägnätet som ska inventeras.

● Entreprenören ska före åtgärd ta fram recept utifrån provtagning, minst 5 prov/mil väg, dock minst två prov per väg. Kornstorleksfördelningen ska bestämmas enligt TDOK 2014:0145, ”Bestämning av kornstorleksfördelning för grovkorniga material genom siktningsanalys”.

● Borttagning av losshyvlade stenar > 5 cm ska ske omgående.

● Vägbanan ska efter utförd åtgärd uppfylla kraven i bilaga 82 d, Tillstånd grusvägar.

● Av kantmaterial (50–150 m³/km) och cirka 2 cm av befintligt slitlager samt tillfört fraktionsgrus skapas ett 5 cm tjockt homogent slitlager.

● Underhållsgrusning samt inblandning med befintligt material ska utföras med krav enligt Obundna lager för vägkonstruktion, TDOK 2013:0530, kapitel 10.

2.4.2.3 Dikning

Dikena har tre huvudsakliga uppgifter och att dessa uppfylls är av stor vikt för en väl fungerande väg:

● Vatten som rinner av vägbanan ska samlas upp här och ledas bort.

● Vatten från terrängen i närheten av vägen ska ledas bort här så den inte hamnar på vägbanan.

● Torka ut/dränera vägen, ett större dikesdjup ger godare effekt.

19 Det är extra viktigt att vägen dräneras ordentligt i de områden där terrängen är känslig för tjäle. Om dikena inte uppfyller den kvalitet de bör så kan det leda till svåra skador på vägen under tjällossningen (Alzubaidi, 1999). Efter en viss tid så slammas vägdiken igen på grund av grus, sand och jord som spolas loss från vägslänten och dikesbotten och försämrar avrinningen från vägen. Vegetation i vägdiken är också en bov till sämre dränering. Vad gäller vägslänten så blir dräneringen bäst om vägslänten är öppen mineraljord. Organisk jord, finmaterial och gräs tätar jorden och gör så att vattnet lättare stängs in i vägen (Skogen, 2016). Hur ofta ett dike behöver rensas varierar men en grundlig rensning är behövlig i genomsnitt vart sjunde år. Vid rensning så görs

kantskärning och rensning för att diket ska återfå sin ursprungliga form. Arbetet utförs vanligtvis med hyvel men kan i svårare fall även kräva grävmaskin (Alzubaidi, 1999). I samband med diverse dikningsarbeten är det viktigt att hålla koll på vägtrummorna så att deras in- och utlopp inte slammat igen eller blockerats vid exempelvis dikesrensning, avverkning eller snösmältning. Vägtrummorna spelar en kritisk roll för att avvattningen och dräneringen av vägen ska fungera korrekt (Alzubaidi, 1999).

2.4.2.4 Kantskärning

Vid kantskärning så förbättrar man vägens form så att avrinningen från vägen ska fungera så optimalt som möjligt (Skogen, 2016). Åtgärden innebär att vallarna som uppstår vid vägkanten ska tas bort och att dikets innerslänt ska putsas, se figur 14.

Materialet som fås vid arbetet består till största del av slitlagergrus och ska

återanvändas direkt på vägbanan. Antingen kan kantskärning göras som en enskild åtgärd eller i samband med dikning och dikesrensning. De förberedelser som kan/bör göras inför kantskärning är att röja buskar och dylikt där det behövs och att markera ut vägtrummornas läge (ibid). Trafikverket anser att det även kan vara lämpligt att göra en kantskärning i samband med vårhyvlingen (Trafikverket, 2012).

Figur 14 - Material från vägkanten lyfts in på vägen och vägbanan jämnas ut. Illustration Ulla Carne. Källa:

https://www.skogskunskap.se/vagar-i-skogen/drift-och-underhall/sommarunderhall/kantskarning/

2.4.2.5 Röjning

Växtlighet som högt gräs eller mindre träd och buskar måste tas bort med jämna

mellanrum. Det säkerställer trafiksäkerheten genom förbättrad sikt, framkomligheten, gör så att vägbanan kan torka fortare och ger en mer estetiskt tilltalande vägmiljö (VTI, 2015). Röjning bör göras inom vägområdet eller till minst 2 meter utanför vägkanten.

Extra noga är det att röja för att få fri sikt i kurvor och vid väganslutningar. Den fria

höjden bör vara åtminstone 4,6 meter så om större grenar eller dylikt skulle hänga ut

över vägbanan bör dessa tas bort (Trafikverket, 2012). Det vanligaste är att använda sig

av slaghack eller röjsåg, slåtteraggregat kan också vara ett alternativ ifall det är klen

växtlighet. Sensommaren/hösten är den bästa perioden för röjning för att undvika

20 rotskott (ibid). En vanlig metod är att man röjer med slaghack varje år närmast vägen och vartannat år tar man även längre ut från vägen, på så sätt håller man nere

kostnaderna. Siktröjning bör dock göras varje år eftersom det kan ha stor påverkan för trafikanters säkerhet (ibid).

2.4.2.6 Dammbindning

Dammande grusvägar kan innebära problem vid torra väderlekar. Det kan innebära problem med sikt, skadliga hälsoeffekter och kan även påverka vattendrag och odlingar negativt. Enligt (Trafikverket, 2018) finns det en standardnivå för hur pass mycket en grusväg får damma. Dammar den för mycket, anlitas underentreprenörer för att åtgärda problemet. Detta görs genom att tillsätta bindemedel som binder sig till dammet och utförs på våren (ibid). Det ska göras i samband med hyvling då vägen har rätt geometri och egenskaper. Underhållsåtgärder behöver oftast göras under sommaren. Om

dammet från grusvägarna driver iväg med vinden, försvinner även de små partiklarna som håller vägen samman. Det resulterar med att det bildas hål, tvättbrädor och

hjulspår. Utan bindemedel i grusvägen, finns det stor risk att den måste byggas om från grund och botten (ibid). Därför är det även viktigt att dammbinda i rätt tid och med rätt typ av bindemedel. Det sparar både tid och pengar för underhållsgrupper. Tjälen ska ha gått ur jorden men vägbanan får inte bli alltför torr eftersom bindemedlet kräver fukt (ibid). Proceduren kan sedan upprepas under sommaren om så behövs. Fördelarna med dammbindning kan delas upp i två stycken huvudgrupper: direkta fördelar samt indirekta fördelar.

2.4.2.6.1 Direkta fördelar

Den direkta nyttan av dammbindning kan ses i att dammet binds, vägen blir slätare vilket leder till färre och mindre omfattande hyvling samt att kostnaderna för dikning och

grusning minskas (Alzubaidi, 1999). Dammbindning bidrar till att man kan fortsätta hålla en bra sammansättning på slitlagermaterialet under en längre tid. Detta medför att vägen inte behöver grusas eller hyvlas lika frekvent. Uppskattningsvis kan besparingar på 25-75% av underhållskostnaderna som hyvling och grusning göras genom effektiv dammbindning (Alzubaidi, 1999).

2.4.2.6.2 Indirekta fördelar

De indirekta fördelarna är framförallt kopplade till trafiken och samhället men även till

miljön. Genom lyckad dammbindning av vägar kan man långsiktigt få nå nedanstående

fördelar (Alzubaidi, 1999).

21

● Lägre fordonskostnader genom en slätare väg

● Minskad olycksrisk genom bättre sikt

● Minskad störning av damm för de som bor i närheten

● Bättre värden på fastigheter och övriga anläggningar samt mindre underhållsarbete av byggnader på grund av nedsmutsning av damm

● Mindre hälsorisker hos människor och djur på grund av damm

● Lägre andel sediment i vattnet

● Mindre skada hos känsliga växter samt mindre uttag av ändliga resurser som bränslen, grus, bitumen och grus

2.4.2.7 Olika bindemedel på vägar

Bindemedel används för att foga eller binda samman fasta partiklar. När man pratar om bindemedel i samband med grusvägar och dammbindning så menar man det medel som används för att binda fast de allra minsta partiklarna vid vägens yta. På så sätt undviker man dammande grusvägar (Miljövision, 2018). Enligt trafikverket så är de vanligaste bindemedlen på grusvägar: salter (kalciumklorid eller magnesiumklorid), bitumenemulsion och lignosulfonat som är en biprodukt vid pappersmassatillverkning (Trafikverket, 2018).

2.4.2.7.1 Oorganiska Salter

Kalciumklorid och magnesiumklorid är båda oorganiska salter med hygroskopiska egenskaper. Detta innebär att saltet kan ta upp luftens fuktighet så pass mycket att saltkristallen går i lösning. När ett salt kommer i kontakt med vatten bildas en saltlösning. Det som gör salt effektivt som bindemedel vid dammbindning är att

mättnadstrycket över en saltlösning är lägre än över vatten. Det sänkta mättnadstrycket gör att vattnet lättare stannar kvar i ytskiktet på vägen och därmed binder dammet (Alzubaidi, 1999).

2.4.2.7.2 Bitumenemulsion

Bituminösa produkter har använts mycket länge på vägar i Sverige med avsikt att binda vägdammet, tester ska ha gjorts så tidigt som sent 30-tal. Bitumenemulsion är den vanligaste blandningen när det kommer till bituminösa produkter. En vanlig blandning av bitumenemulsion innehåller följande: 30% mjukbitumen, 65-70% sötvatten, eventuellt lösningsmedel exempel diesel och cirka 0.4% emulgatorer (Alzubaidi, 1999).

2.4.2.7.3 Lignosulfonater

Ett annat namn för lignosulfonat är lignin eller sulfitlut. Det är en naturlig produkt som

man utvinner från vedråvara och det fungerar effektivt som dammbindningsmedel på

vägar. Sulfitlut är en biprodukt som kommer från pappersmassatillverkning, den uppstår

vid sulfitprocessen där man tillverkar kemisk pappersmassa (Wibax, 2018). Innehållet i

produkten är främst vatten och lignin. De vanligaste produkterna av sulfitlut som säljs för

ändamålet dammbindning går under namnet Dustex och Wibax, där innehållet av luten

är mellan 20-35% beroende på val av specifik produkt (Skogskunskap, 2016).

22 Miljövision anser att lignosulfonat är ett bra långsiktigt val för miljön och att det inte ger några skadliga nedbrytningsämnen, produkten anses ekologisk (Miljövision, 2018).

2.5 Bärighetsklass på väg (Trafikverkets hemsida)

Bärighetsklass, förkortat BK, är klassificeringen som Trafikverket använder för att gradera bärighet. Det är ett mått på hur tunga fordon en väg eller en bro får belastas med.

2.5.1 BK1

95% av det allmänna vägnätet har bärighetsklass 1. Där tillåts en bruttovikt på 64 ton och klassificeringen följer bestämmelser inom EU. Maximalt axeltryck är 11,5 ton.

2.5.2 BK2

På vägar som har bärighetsklass 2 gäller en bruttovikt på max 51,4 ton. Beroende på fordonets axeltryck och axelavstånd, kan den tillåtna bruttovikten vara ännu lägre.

Maximalt axeltryck är 10 ton.

2.5.3 BK3

Likaså hos bärighetsklass 3 gäller att beroende på fordonets axeltryck och axelavstånd kan den tillåtna bruttovikten variera. På BK3-vägar är maximala bruttovikten 37,5 ton.

Maximalt axeltryck är 8 ton.

2.5.4 BK4

1 juni 2018 inrättades en ny bärighetsklass 4. 11800 kilometer av det statliga vägnätet ändrades till BK4, vilket motsvarar 12%. I denna klassificering tillåts en bruttovikt upp till 74 ton. Färre fordon kan på så sätt ta samma mängd gods vilket gynnar både näringsliv och klimat. Visionen är att hela BK1-nätet ska ersättas med ett BK4-nät i framtiden.

Detta kommer att innebära en hel del förstärkningsarbeten av både vägar och broar.

23

2.6 Kalk

Kalk är ett samlingsnamn på olika kemiska föreningar som innehåller grundämnet kalcium. De tre vanligaste formerna av kalk är kalciumoxid (CaO), kalciumkarbonat (CaCO3) och kalciumhydroxid (Ca(OH)2)). Kalk är en sedimentär bergart som bildas av att skalrester från fossiler pressas samman. Det innebär att klimatet spelar en stor roll vid bildning av kalk (Hultén, 2015). Kalk finns utsträckt över hela landet men vissa områden så som exempelvis Gotland och Öland, är mer rikt på kalk än andra. Kalk används till många områden inom industrin som till exempel inom tillverkning av cement, kakel och klinkers. Det används också vid massaframställning på pappersbruk,

neutralisera sura sjöar och marker samt efter grusvägar för att minska dammbildning (ibid).

2.6.1 Kalkning

Kalkning är en vanlig åtgärd för att motverka sura sjöar och vattendrag. Den

huvudsakliga orsaken till varför många sjöar och vattendrag har drabbats av detta beror på den omfattande förbränningen av olja och svavelhaltig kol under 1900-talet. Men även än idag påverkas försurningen av bland annat det intensiva skogsbruket (Havs och vattenmyndigheten, 2019). Kalkning bidrar till en höjning av pH-värdet och därmed motverkar det en sur miljö. När pH-värdet höjs i en sjö eller ett vattendrag från ett surt tillstånd till ett mer normalt tillstånd så kan djur- och växtlivet återgå till det normala (SMA Mineral, 2016). Negativa effekter orsakade av kalkning kan främst påvisas när alldeles för stora doser har använts. Det som då upptäckts är för höga pH-värden samt något förhöjda halter av potentiellt toxiska oxoanjoner av bland annat aluminium och krom. Fastläggning av metaller i sedimenten ökar i och med kalkning. Det är möjligt att metallerna eventuellt skulle kunna urlakas igen och orsaka ökade koncentrationer i bottenvattnet vid en eventuell återförsurning om kalkningsåtgärden avslutas för tidigt.

Det finns vissa andra teorier om negativa effekter av kalkning men de krävs mer studier innan de kan fastställas. De negativa effekter som kan orsakas av kalkning är generellt mindre än effekterna av att inte utföra kalkning i försurade sjöar och vattendrag

(Wällstedt, 2008). Kalkning kan även utföras på försurade marker för att höja pH-värdet i marken och återfå en normal nivå. Kalkning av marker påverkar även marklevande organismer samt att de finns misstanke att mykorrhizasvamparna hämmas.

Nedbrytningen av organiskt material ökar och antalet mikroorganismer ökar, vilket i sin tur leder till att kvävekonsumtionen ökar. På marker som har låg tillgång på kväve så kan detta ge synliga effekter på tillväxten (Skogen, 2019).

Sett till en tillförsel av 3 ton kalk per hektar så bedöms risken för negativa effekter vara liten. I figur 15 går det att se vilka skogsmarkområden i Sverige som är utsatta för

försurning och som synes är det främst sydvästra Sverige som det berör och det handlar

om cirka 900 000 hektar skogsmark. Sjöarna och vattendragen i dessa områden är

också utsatta för försurning (Skogsstyrelsen, 2008).

24

Figur 15 - Försurade skogsmarkområden i Sverige år 1993-2002 källa: Skogsstyrelsen (2008)

Det vanligaste kalkmedlet är kalciumkarbonat, CaCO3 (Naturvårdsverket, 2010).

Kalkmedlet får inte innehålla ämnen som är skadliga för djur- och natur. CaO-värdet för kalciumkarbonat ligger normalt på en halt mellan 48 och 53% (Naturvårdsverket, 2010).

Kalcium och vätekarbonat frigörs när kalken kommer i kontakt med vattnet, vilket höjer alkaliniteten och pH-värdet (Naturvårdsverket, 2010). Kalkning kan underlätta brukning och rottillväxt på vissa jordar, vilket är bra vid odling. Kalkning bidrar även till att upptag av tungmetaller minskas (Jordbruksverket, 2019).

Vid kalkning av jordbruksmarker används även här kalciumkarbonat. För att kalken ska fungera som pH-höjande medel, krävs att en viss mängd aktiv kalk, även kallad fri kalk, finns i medlet (Sveriges Lantbruksuniversitet, 2018). Ren kalciumkarbonat är

kolsyrebunden och ger inte någon omedelbar effekt. För att få effekt för pH-värdet innehåller kalkningsmedlet stor del kalciumoxid och kalciumhydroxid. Kalciumhydroxid bildas om kalciumoxid reagerar med vatten. Den brända kalken “släcks” genom tillförsel av vatten och därmed fås namnet släckt kalk. När kalciumhydroxid sedan i sin tur

kommer i kontakt med luftens koldioxid, bildas istället den ofarliga föreningen kalciumkarbonat.

2.6.1.1 Kalciumkarbonat CaCO3

Kalciumkarbonat är ett naturligt salt som förekommer i bland annat kalksten, marmor och krita (Livsmedelverket, 2019). Det är den vanligaste komponenten i skal hos

vattenlevande djur men även i äggskal och pärlor. Kalciumkarbonat är i princip olösligt i

25 vatten och bryts därför inte ner så lätt. Det används i väldigt många olika områden men bland annat i byggnadsmaterial, glas, metallframställningar och pH-reglerande medel.

Kalciumkarbonat användas till en rad olika livsmedel för att smaksätta och surhetsreglera och är i sig ofarligt (ibid). Ämnet är inte klassat som farligt enligt förordning (EG) nr 1272/2008, säkerhetsdatablad för kalciumkarbonat/mesa.

2.6.1.2 Kalciumoxid

Kalciumoxid, även kallat bränd kalk tillverkas vid upphettning av kalciumkarbonat. Det är ett vitt pulver som används inom bland annat papper- och massaindustrin, vid

ståltillverkning och som pH-reglerande medel. Ren kalciumoxid är klassas som frätande och korrosivt enligt förordning (EG) nr 1272/2008.

2.6.1.3 Kalciumhydroxid

Kalciumhydroxid i sig är en stark bas var lösning i vatten är starkt frätande och har ett pH-värde på 12,4. Ämnet klassas som frätande och skadligt enligt förordning (EG) nr 1272/2008. Kalciumhydroxid är även korrosivt för metaller. Kalciumhydroxid används bland annat till byggmaterial, jordbruk och målarfärgsindustri.

2.6.1.4 Mesa

Mesakalk är en restprodukt från sulfatprocessen vid olika massa- och pappersbruk. Den är basisk med ett PH-värde på 8,5-9,5 där främsta innehållet i mesa är kalciumkarbonat (Ludvig Carlsson, BillerudKorsnäs). En liten andel magnesium och fosfor finns samt att det även innehåller en mindre mängd tungmetaller som bland annat kadmium och bly.

Det höga PH-värdet hos mesa gör att det passar bra som förbättringsmedel på sura marker medan tvärtom blir det direkt olämpligt på basiska områden (Lantmännen, 2015).

Mesakalk används flitigt till odling av grödor på grund av dess basiska egenskaper vilket motverkar surnad jord. Dess innehåll av fosfor och magnesium bidrar även till

förbättrade egenskaper av jord (Jordbruksverket, 2016). Den möter dock inte upp kraven för ekologiska odlingar.

Vid tillverkningen av pappersmassa så är det beräknat att det uppstår ungefär 590kg mesa som biprodukt, per tillverkat ton massa. Enligt Marina Kristiansson, vd på

Ecostrate marknads- och miljökonsult AB, ska det bli ett ungefärligt mesaöverskott på

130000 ton varje år. Mesa är ett mycket finkornigt material (mjölig) vilket gör den

lättlöslig och har därmed god upptagningsförmåga vid användande i såväl natur som

konstruktionsmaterial, som till exempel vid beläggning av en grusväg (Lantmännen,

2015). I figur 16 ses en deponi av mesa från BillerudKorsnäs.

26

Figur 16 - Deponi med mesakalk (kalciumkarbonat) (Källa: http://karlsborgshamn.blogspot.com/2015/06/mesa-fran- deponi-till-kaj.html)

Mesa räknas som förbrukad kalk och bränns normalt om i en mesaugn till aktiv kalk.

Den läggs normalt inte på deponi utan den cirkulerar runt i processen och återanvänds efter att den har ombränts till kalk. Vid störningar i processen läggs den på deponi och kan användas till andra ändamål så som vid vägbyggen till utfyllnad eller för att justera pH på åkermarker (BillerudKorsnäs hållbarhetsredovisning, 2015).

I rapport “Dagsläget beträffande skogsindustrins avfall” från år 2003, gjord av Svenska

Miljöinstitutet AB, beslutas att “Överskottsmesa borde med fördel kunna spridas på

jordbruksmark, den är ungefär lika ren som köpt kalk och innehåller mer fosfor och

magnesium som borde vara positivt” (s.31).

27

2.6.2 Framställning av mesakalk

I detta kapitel presenteras hur mesa framställs i massa- och pappersindustrin.

Informationen är tagen från en föreläsning med Ingemar Niemi från BillerudKorsnäs år 2018 och från BillerudKorsnäs hemsida.

Figur 17 - Processchema över pappersbruket Billerud Korsnäs AB.

Ett pappersbruk består av två olika processlinjer, där den ena linjen framställer

pappersmassa och den andra återvinner kemikalier, se figur 17. Veden sorteras, mals

ner till flis och transporteras sedan till kokeriet. Pappersmassan framställs genom

kokning av vedflis i ett tryckkärl. Vid framställning av pappersmassor är sulfatprocessen

den mest dominerande. Flisen blandas med vatten och vitlut, vilket är en blandning av

natriumsulfid och natriumhydroxid och kokas därefter i kokeriet. Vitluten används som

kokvätska, för att kunna lösa ut ligninet ur timret. Därefter tvättas och silas fibern. Ur

flisen är det 45% som blir fiber som används till papper. Resterande mängd används

som energi för att hålla igång fabriken. En liten del av vedens lignin vill man behålla för

att få bättre hållbarhet. Ligninet bidrar till att pappret blir brunt och därför måste pappret

istället blekas för att kunna bli vitt. Det bleks i två olika steg med både med syrgas och

klordioxid. När massan är blekt, så lagras den i torn som barrmassa. Därefter förs

massan till torkmaskinerna. Massan går först genom en press, som pressar ut så

mycket vatten som möjligt från massan, samtidigt som den plattas och tunnas ut.

28 Massan räknas därefter som papper, som i sin tur går genom torkrullar för att få det ännu torrare. Beroende på vilka krav kunderna har på sitt papper så måste papprets egenskaper anpassas. Det kan vara tjocklekar, lufttätheter, dimensioner, mekaniska egenskaper och så vidare. Själva papperstillverkningen är väldigt kundorderstyrt. Allt papper klassas som sålt, innan det ens börjar tillverkas. Därefter tillverkas det efter kundens beställning.

2.6.2.1 Kemikalieåtervinning

För att sulfatprocessen ska vara ekonomisk och miljövänlig förutsätts att kemikalierna i processen kan återvinnas. Syftet med återvinningen är att ur den använda kokvätskan kunna återställa den till ny kokvätska med bästa möjliga egenskaper. Enligt ovan användes vitlut för att utlösa ligninet från flisen. Efter kokningen har den omvandlats till en svartlut. Vitluten har bundit till sig lignin, hemicellulosor och andra rester som bland annat hartsämnen. Dessa måste avlägsnas för att återfå den ursprungliga kokvätskan.

Genom tvättning av massan skiljs fibrerna från svartluten. Återvinningen sker sedan i tre olika steg vilka förklaras nedan. En övergripande bild på återvinningen ses i figur 18.

Figur 18 - Processchema för kemikalieåtervinningen (Källa:https://www.skogssverige.se/papper/fakta-om/massa-och- papperstillverkning/sulfatmassafabrikens-kemikalieatervinning)

2.6.2.1.1 Indunstningen

När svartluten har lämnat tvätten har den en torrsubstans på 15%. För att få bort alla rester så som ligninet från svartluten förbränns den. En förutsättning för att kunna förbränna den är att torrhalten ligger på 75%. Därför indunstas svartluten i flera olika steg. Efter indunstningen kallas numera luten för tjocklut.

2.6.2.1.2 Sodapannan (förbränningen)

Tjockluten förbränns i en stor panna som fungerar både som en smältugn och en ångpanna. Vid förbränningen sönderdelas föreningarna med lignin och en smälta av kemikalier bildas som får rinna ut ur ugnen. Smältan består till störst del av

natriumkarbonat (kallas även soda) vilken är den ena aktiva kokkemikalien i vitlut.

29 Ångan som bildas i förbränningen kan användas till största delen av fabrikens

ångbehov, vilken motsvarar ungefär 70%. För att inte natriumsulfiden ska oxidera ut till natriumsulfat, krävs det att förbränningen äger rum med ett underskott av syre. Den del natriumsulfat som bildas kan med hjälp av reduktion av kol omvandlas till natriumsulfit.

Sodapannan fungerar som katalysator för att få bort svavel från luten och renar även avgaserna. Smältan tappas ut i botten och därefter blandas den med svaglut som kommer från mesacykeln och bildar grönlut, se figur 19.

Figur 19 - Sodapannans uppbyggnad (Källa:https://www.skogssverige.se/papper/fakta-om/massa-och- papperstillverkning/sulfatmassafabrikens-kemikalieatervinning)

2.6.2.1.3 Kausticeringen (vitlutsberedning)

Grönluten renas först från föroreningar och kan avskiljas genom sedimentering. Den renade grönluten blandas med kalciumoxid i en kalksläckare och bildar kalciumhydroxid.

Vatten tillsätts och kalciumoxiden reagerar därefter med det och släcks, se formel 1.

1. CaO (s) + H 2 O (l) → Ca(OH) 2 (aq)

För att återfå natriumhydroxiden, vilken är den andra aktiva kokkemikalien i vitlut, får natriumkarbonat reagera med kalciumhydroxid. Natriumkarbonaten omvandlas till natriumhydroxid och kalciumhydroxiden till kalciumkarbonat, se formel 2.

Natriumsulfiden kvarstår då den inte påverkas av reaktionen. Efter detta steg har

natriumhydroxiden återfåtts och luten är nu åter vitlut. För att kunna använda den måste

den andra reaktionsprodukten, kalciumkarbonat, urskiljas från lösningen. Det är ett

olösligt slam som ser ut som lera och kallas även för mesa. Mesan tvättas på ett

30 mesafilter med hjälp av ett vacuumsug och kan skrapas bort. Mesan kan sedan brännas till kalk i mesaugnen, se formel 3.

2. Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → 2 NaOH + CaCO 3 (s)

2.6.2.1.4 Mesaombränningen

Efter torkningen sker en termisk sönderdelning av kalciumkarbonaten. Mesan upphettas till cirka 1200͒C och bränns om till kalk i en mesaugn. Reaktionen enligt formeln 3 sker. I och med detta är kretsloppet för återvinning av kalk fullbordat.

3. CaCO 3 (s) → CaO (s) + CO 2 (g) + värme