Projekt BVFF - publicerade
 
BVFF nummer: 
BVFF 2020:1-03
Projekttitel 
Värmeisolerande egenskaper för snö
Projektledare/Kontaktperson 
Jan Laue / Nina Lintzén
Telefon 
0920-491747
Utförarorganisation 
LTU
Medutförare 
-
Bakgrund 
Tjäle bildas när vatten i marken fryser och är vanligt förekommande i stora delar av norra Sverige. Tjäle har stor betydelse vid byggnation och väghållning i kallt klimat eftersom det kan ge upphov till tjällyftning, tjälskott och andra tjälskador. Snöns varaktighet och djup har stor inverkan på dels när första tjälen kommer samt tjäldjupet. När vägar plogas på vintern bildas snövallar vid vägkanterna vilket leder till att tjälnedträngningen blir större mitt på den snöröjda vägen än vid vägkanterna, som är isolerade av snövallarna. Den ojämna tjälbildningen leder till att tjällyftningen inte blir lika stor överallt, utan blir större i mitten av vägbanan vilket får till följd att sprickor uppstår. Skillnaden i tjäldjup och tjällyftning i vägbanan jämfört med vid vägkanterna beror till stor del på snödjupet vid sidan av vägen och var snön lägger sig vid t.ex. snödrev eller plogning samt snöns egenskaper. Med kännedom om värmemotstånd för snölager vid vägkanterna kan skillnaderna i tjäldjup och tjällyftning beräknas. Vilken inverkan snö har på tjälprocessen vid konstruktioner som t.ex. vägtrummor kan också beräknas om snödjup och snöns termiska egenskaper är kända. Dessa beräkningar kan sedan användas för att ta fram rekommendationer för förbättrad vinterväghållning. Risken för tjälskador kan minimeras t.ex. genom en annorlunda placering av snön och ev. bortforsling av snö.
Sammanfattning 
Snödjupet och snöns termiska egenskaper är de faktorer som främst påverkar ojämn tjälbildning i och vid vägar. Det isolerande snölagret vid sidan av vägen gör att tjäldjupet där blir mindre än på den plogade vägbanan, vilket leder till ojämn tjällyftning med sprickbildning som följd. För att minimera vägskador som orsakas av ojämn tjällyftning behöver värmemotståndet för snölager kunna beräknas. Värmemotståndet är dels beroende av snödjup med också av snöns termiska egenskaper.
Snödjupet under vintern kommer att förändras till följd av klimatförändringar. Det förutspås ett mer varierande vinterklimat med nederbörd i form av både regn och snö och en senare tidpunkt för ett varaktigt snötäcke på marken. Detta påverkar såväl tjäldjup som snödjup och snölagrets egenskaper.
Snöns termiska egenskaper är beroende av bl.a. densitet och mikrostruktur. Mikrostrukturen beror på snökristallernas form och hur de är bundna till varandra. Olika snötyper har därför varierande termiska egenskaper. Allt eftersom snön smälter, omvandlas eller packas ihop, som vid plogning av vägar, förändras snöns egenskaper och därmed även den termiska konduktiviteten. De termiska egenskaperna påverkas även av snöns albedo, eller reflektionsförmåga, som beror på bl.a. kornstorlek och renhet. Snö är alltså ett mycket komplext och varierande material. För att beräkna köldmängd, tjäldjup och tjällyftning krävs således god kännedom om snön och dess egenskaper.
Förväntat resultat 
Resultatet förväntas vara en modell för att beräkna värmemotstånd för snölager där flera olika snötyper kan ingå. Denna ska användas för att beräkna skillnader i tjäldjup och tjällyftning i vägbanan respektive vid vägkanterna.
Beräkningar av snöns inverkan på ojämna tjällyftningar ska kunna användas för nya riktlinjer för optimerad vinterväghållning och därmed minskad uppkomst av tjälskador.
Plan för resultatspridning och implementering 
Resultatspridning kommer att ske genom:
- Minst tre vetenskapliga artiklar
- Presentationer vid konferenser
- Avhandlingar
- Rapport till BVFF
Resultaten kommer att implementeras i ovan nämnda pågående projekt där information om snömänd, snötyper och data för termisk konduktivitet är nödvändigt för rättvisande modeller, simuleringar och beräkningar. Indata till dessa projekt måste annars baseras på uppskattningar som är betydligt mindre tillförlitliga. Implementering av resultat från detta projekt höjer därför avsevärt värdet och användbarheten av resultat från dessa båda projekt. Samtidigt kommer resultatspridning även att ske genom dessa projekt och andra studier där tjäldjup och tjällyftningsberäkningar är centralt.
Tidsramar 
2020-01-01 -- 2024-01-01