Die Physik zwischen Salz, Schnee und Reifen

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2012/601
• Projekttitel Englisch: The physics between salt, snow and tyre

Schlüsselwörter (Deutsch)

Salz-Schnee-Mischung, Reibung, Thermodynamik, Prozessverständnis

Schlüsselwörter (Englisch)

salt-snow-mixtures, friction, thermodynamics, process understanding

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Experimente an Schneeproben mit unterschiedlichem Salzgehalt unter variierenden Belastungen werden mit dem Mikrocomputertomograph (z.B. Mikrostruktur, Korngrössen, Verteilungen), dem hochauflösenden Schneepenetrometer (Kraft-Tiefenmessung, Dichteprofil) und dem Friction-Tester (Reibungsmessgerät für Schnee und Eis) untersucht. Daraus können Informationen über Strukturänderungen und über mechanische Eigenschaften auf unterschiedlichen Skalen gewonnen werden. Das Ziel der Untersuchungen ist die unter dem Einfluss verschiedener Schmelzmittel ablaufenden Metamorphose des Schnees, und deren Effekt auf das System Strasse-Schnee-Reifen, besser zu verstehen.
Mit dem Frictiontester wird für verschiedene Schneesituationen (typisch für die Schweiz) die Reibung untersucht. Zusätzlich wird die Wirkung von Schmelzmitteln bei unterschiedlicher Temperatur und Schneezusammensetzung untersucht. Mit diesen Tests soll einerseits ein schnelles Screening verschiedener Schmelzmittel bei unterschiedlichen Temperaturen und Schneetiefen möglich werden. Auch sollen damit Situationen, welche für den Strassendienst besonders kritisch und "interessant" sind, im Kältelabor simuliert werden. Damit lassen sich gezieltere und aussagekräftigere Feldversuche planen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Experiments on snow samples containing increasing salt content will be analyzed under varying conditions. The analysis will be carried out by using micro-Computertomography, a snow penetrometer and a Friction-Tester. Information about the snow microstructure, grain sizes and distributions as well as density profiles and friction coefficients will be gained. That way information about the mechanical properties of the system and changes in the snow microstructure will be provided on different scales. This leads to a better understanding of the snow metamorphosis influenced by different melting agents and its influence on the system road-snow-tire.
The friction between the snow-tire will be investigated by experiments on the friction tester. Hereby snow situations that are typically for Switzerland will be simulated. Additionally the effect of melting agents at varying temperatures and snow compositions will be analyzed. These tests will provide a fast screening of the different melting agents at varying temperatures and at different snow depths. Snow situations that are especially difficult to handle from the perspective of the winter services will be simulated in the cold laboratory. That way specific and meaningful field experiments can be better planned.

Projektziele (Deutsch)

Die thermodynamischen Prozesse zwischen Schnee, Salz und Reifenreibung sollen erforscht werden. Das Ziel ist das Erkennen und Erfassen des Optimierungspotentials im Winterdienst sowie erste grundlegende Messungen und Prozessstudien im Labor durchzuführen. Der Grundgedanke ist, dass die Optimierung des Winterdienstes ein physikalisch basiertes Prozessverständnis bedingt. Untersuchungen im Kältelabor mittels Friction-Tester, Computertomographie und Schnee-Salz-Mischungen  verbessern das Prozessverständnis. Die ersten grundlegendenden Resultate werden in einem "Merkblatt" dargestellt. Verschiedene Schneesituationen werden mit dem Frictiontester untersucht. Aus den ermittelten Reibungskoeffizienten können Feldtests optimal geplant werden. Mit dem Frictiontester werden auch unter kontrollierten Bedingungen verschiedene Schmelzmittel auf ihre Wirkung untersucht.

Projektziele (Englisch)

The project focuses on the investigation of the thermodynamic processes between snow, salt and tire friction. The aim is to reveal and describe the optimization potential in winter services and to carry out first measurements and process studies in the cold laboratory. The fundamental idea of the project is the optimization of the winter services based on the physical process understanding. Experiments on different snow-salt mixtures carried out in the cold laboratory using Friction-Tester and Computertomography will improve the understanding of the processes occurring in the system. First results will be summarized in a leaflet. Friction coefficients of different snow situations will be determined. Additionally the effect of different melting agents (all based on NaCl) will be investigated by the friction tester under controlled conditions.

Berichtsnummer (Deutsch)

1511

Berichtsnummer (Englisch)

1511