技術資料

事前散布による非塩化物系凍結防止剤の散布効果試験について村上

１．はじめに健志

齊田光

大廣智則

畠山

乃

２．非塩化物系凍結防止剤の特徴

北海道などの積雪寒冷地においては、降雪や路面凍

２．１

プロナト

結により路面の摩擦係数が低下し、スリップ事故の発プロナト（写真－1（a））は、細菌や真菌の増殖を生や車両速度の低下による交通渋滞が発生する。この抑制する効果があるため、食品保存料として使用されため、道理管理者は安心・安全な冬期道路交通を確保ている。食品以外にも化粧品、飼料、塗料、接着剤とするため、道路の凍結予防、雪氷融解に有効な凍結防しての用途もあり、日本国内では生産されていない止剤散布を実施している。凍結防止剤には、価格、融が、国内での年間流通量は約40ｔと見積もられてい氷性能、取り扱いやすさおよび入手性が優れている塩る。外観は白色であり、形状は一般的に粉状であるが化ナトリウム（以下、塩ナト）や塩化カルシウムなど粒状への加工も可能である。プロナトの凝固点は、20の塩化物が主に使用されているが、これら塩化物系の％濃度の水溶液で－16.4℃となり、塩ナトの－19.7℃

凍結防止剤は、道路構造物、走行車両、植生などの沿と比べて高いが、塩ナトとプロナトを混合することで道環境への負荷が懸念されている1）。

凝固点の差は僅かとなる。塩ナトとプロナトの重量比

寒地土木研究所では、沿道環境への負荷が少ない新

8：2混合物の凝固点は－18.9℃である。金属腐食性にたな凍結防止剤を提案するため、様々な化学物質の凝ついては、プロナト単体ではほぼ腐食は発生しておら

固点、金属腐食、融氷性能、安全性、植物への影響、ず、塩ナトとの重量比で1割のプロナトを混合させた

臭気、価格などを調査し、凍結防止剤として優れた性

場合、塩ナト単体に比べ約65％の金属腐食量となるこ質を持つ物質を探索した結果、総合的に優れていたプとを室内試験で確認している2）。

ロピオン酸ナトリウム（以下、プロナト）とコハク酸
二ナトリウム・六水和物（以下、コハク）を対象とし2）3）て、凍結防止剤としての利用可能性を調べてきた

２．２

コハク。

コハク（写真－1（b））は、国内で主に食品添加物

これまでの試験では、当研究所が所有する苫小牧寒やメッキ剤の原料として流通しており、国内の年間流地試験道路にて、これら非塩化物系凍結防止剤のプロ通量は約3,000ｔであり、国内でも生産されている。

ナトおよびコハクの湿式剤を使用し、塩ナト固形剤と外観はプロナトと同様に白色であり、粉状である。コ

混合して湿式散布を行い、路面凍結後の事後散布によハクの凝固点は、20％水溶液で－5.9℃となり、塩ナる散布試験を実施した。その結果、プロナトおよびコトの－19.7℃と比べて高いが、塩ナトとプロナトを混ハクを混合した場合においても、塩ナト単体での散布合することで塩ナトの凝固点に近づくため、凍結防止と同程度のすべり抵抗値改善がみられ、散布効果の持剤として適用可能と考える。塩ナトとコハクの重量比続性も塩ナト単体と同程度に認められた。しかしなが19：1混合物の凝固点は－17.8℃である。金属腐食性

ら、路面凍結前の事前散布（予防散布）による凍結防止効果については明らかにできなかった4）。本研究では、事前散布による散布効果試験を実施し、プロナト湿式剤とコハク湿式剤の路面すべり抵抗値の変化を無散布と塩ナト湿式剤と比較したので報告する。

（a）プロナト
写真－116（b）コハク
非塩化物系凍結防止剤
寒地土木研究所月報№825

2021年12月

に関しては、塩ナト・コハク混合物の重量比19：1混合物の金属腐食量は、塩ナト単体の約68％の金属腐食量となっており、プロナトと同様に金属腐食の進行を抑えられることを室内試験で確認している3）。
３．散布試験
３．１

試験の概要

プロナトおよびコハクの散布効果を確認するため、2020年1月14日、16日、20日、22日の計4日間、当研究所が所有する苫小牧寒地試験道路（写真－2）において散布試験を実施した。なお、試験走路は1周L＝

写真－2

苫小牧寒地試験道路2,700m（直線部L＝1,200m、曲線部L＝160m）である。散布時の気象条件を表－1に示す。散布試験では試験道路に作製した湿潤路面に、薬剤の種類が異なる

表－1

凍結防止剤を散布し、一般の道路交通を再現するため交通模擬車両（ダミー車）を走行させ、一定台数通過

እẼ

３．２

散布方法5）

散布量は冬期路面マニュアル（案） における凍結防止剤の散布基準のうち事前散布を想定して15g/m㸦Υ㸧㊰㸦Υ㸧ヨ㦂᪥

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表－2

使用薬剤（凍結防止剤）ごとに路面のすべり抵抗値を測定することで散布効果を検証した。

気象条件2とし、散布方法は湿式散布とした。湿式散布とは塩ナト等の固形剤と水溶液状にした塩ナトや塩化カルシウ
ム等の凍結防止剤溶液を散布直前に混合して散布する方法で、路面への付着性がよく、風や通行車両による飛散を少なくし、即効性や持続性が優れた散布方法である。
非塩化物のプロナトおよびコハクは、単体の使用ではなく塩ナトと混合しても金属腐食の進行を抑えることができ、単体で使用した場合、従来の塩ナト単体よ෾⤖㜵Ṇ๣㸦ᅛᙧ๣㸧

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りも散布コストが嵩むことから、塩ナトと混合して散布することとした。また、プロナトおよびコハクは固形剤としての散布ではなく溶液状にした湿式剤として、固形剤の塩ナトに混合して散布を行った。混合比ト湿式剤）を使用した。

率については、凝固点測定結果と金属腐食性試験結果を考慮した結果、表－2に示すとおりとした。

３．３

試験手順

使用薬剤は表－2に示すとおり、塩ナト（固形剤）に散布試験のレイアウトは図－1のとおりである。各

プロナト水溶液（濃度25％）を付加した湿式散布（以凍結防止剤の散布区間は幅3.5m×延長100mである。

下、プロナト湿式剤）と塩ナト（固形剤）にコハク水散布区間同士の干渉を避けるため、各区間の間には溶液（濃度15.3％）を付加した湿式散布（以下、コハ100～200mの無散布区間を設けた。試験の手順は以下

ク湿式剤）とした。また、これらとの比較のため、従のとおりである。

来実施している湿式散布の塩ナト（固形剤）に塩ナトⅰ）夕方、路温が0℃以下になる前に、試験道路の直水溶液（濃度20％）を付加した湿式散布（以下、塩ナ寒地土木研究所月報№825

2021年12月 線区間に散水車を利用して散水する。
17ⅱ）散布前の路面すべり抵抗値を測定する。

し、連続的に路面のすべり値を計測する装置である

ⅲ）路面凍結前に各凍結防止剤を散布し、散布直後の（図－2）。なお、すべり抵抗値とは、当該装置の開路面すべり抵抗値を測定する。

発者が独自に設定したHFN（Halliday Frictionⅳ）車両の走行による路面状態の変化を観測するためNumber）と呼ばれる値である。図－3に示すとおり、

交通模擬車両50台を走行させる。なお、交通模擬

すべりにくいほど高い値を示す。また、測定値が表す車両の速度は40km/hとし、普通乗用車を使用し路面として、HFN0～HFN44は雪氷路面、HFN45～た。

HFN59はシャーベット路面、HFN60以上は良好な路ⅴ）路面すべり抵抗値を計測する。

面を示している。

ⅵ）手順ⅳ）～ⅴ）を通過台数が300台（50台×6セット）に達するまで繰り返す。
３．４

４．試験結果試験期間4日間のうち1月14日、22日については散水計測装置
6）

作業後、散布前に路温が0℃を下回り路面が凍結し、（写真－3）を用いてすべり抵抗値を測定した。連続凍結防止剤事前散布の散布効果に関する比較可能なデ

路面すべり抵抗値測定装置とは、車両後部に計測輪をータを得ることができなかったので、1月16日、20日設け、計測輪を車両進行方向に対して1～2°程度の角の試験について比較を行った。

散布効果の把握は連続路面すべり抵抗値測定装置

度を与え、計測輪が回転する際に発生する横力を計測

図－1

写真－3

18

連続路面すべり抵抗値測定装置

散布試験のレイアウト

図－2

計測概念図

寒地土木研究所月報№825

2021年12月

４．１

値を示した。交通模擬車両（ダミー車）50台走行後か

1月16日の試験結果

図－4に交通模擬車両通過台数の増加に伴う路面すら300台走行後までは、塩ナト湿式剤区間の路面すべべり抵抗値と外気温、路温の変化を示す。散布直後かり抵抗値はHFN104～HFN111の間で推移、プロナト

ら試験終了までの外気温は、－0.3～－7.5℃、路面温湿式剤区間の路面すべり抵抗値はHFN108～HFN111

度は1.1～－7.6℃で推移した。の間で推移、コハク湿式剤区間の路面すべり抵抗値は散布直後の路面すべり抵抗値は、無散布区間はHFN

HFN69～HFN105の間で推移し、各薬剤散布区間は、64であり、塩ナト湿式剤区間はHFN106、プロナト湿無散布区間の路面すべり抵抗値（HFN24～HFN37の式剤区間はHFN108、コハク湿式剤区間はHFN107の間で推移）より高い値であった。交通模擬車両300台

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図－3

図－4
寒地土木研究所月報№825

2021年12月 +)1㸻 㸦ᶓຊ↓㈇Ⲵ≧ែ㸧

すべり抵抗値と横力

路面すべり抵抗値の変化（1月16日）

19

走行後までの全走行を通して、塩ナト湿式剤、プロナ250台走行後以降は、路面すべり抵抗値が徐々に低下

ト湿式剤を散布した区間は、ほぼ同じ高い値のすべりした。特にプロナト湿式剤区間、塩ナト湿式剤区間の抵抗値で推移した。コハク湿式剤を散布した区間は、路面すべり抵抗値は250台走行後以降、大きく低下し50台走行後から150台走行後まで徐々に路面すべり抵た。交通模擬車両300台走行後までの全走行を通し抗値が低下し、200台走行後からは路面すべり抵抗値て、プロナト湿式剤区間およびコハク湿式剤区間の路が上昇したが、路面すべり抵抗値はHFN68以上であ面すべり抵抗値は、交通模擬車両100台走行後までり、無散布区間より良好な路面であった。

は、塩ナト湿式剤区間とほぼ同じ値の路面すべり抵抗値であった。交通模擬車両150台走行後からは、プロ４．２

ナト湿式剤区間およびコハク湿式剤区間の路面すべり

1月20日の試験結果

図－5に交通模擬車両通過台数の増加に伴う路面す抵抗値は、塩ナト湿式剤区間より高い値の路面すべりべり抵抗値と外気温、路温の変化を示す。散布直後か抵抗値であったが、その理由については今回の試験結ら試験終了までの外気温は、1.4～－0.1℃、路面温度果のみでは明らかにできなかった。そのため、今後、は0.3～－2.9℃で推移した。

同様な試験を繰り返し行い確認したい。

散布直後の路面すべり抵抗値は、無散布区間はHFN42であり、塩ナト湿式剤区間はHFN114、プロナト湿５．まとめと今後の課題

式剤区間はHFN118、コハク湿式剤区間はHFN117の値を示した。交通模擬車両50台走行後から300台走行

沿道環境への負荷が小さい非塩化物系凍結防止剤の後までは、塩ナト湿式剤区間の路面すべり抵抗値はプロナトおよびコハクについて、苫小牧寒地試験道路

HFN50～HFN113の間で推移、プロナト湿式剤区間のにて事前散布による散布効果試験を実施した結果、以路面すべり抵抗値はHFN67～HFN115の間で推移、コ下の知見が得られた。

ハク湿式剤区間の路面すべり抵抗値はHFN110～HFN（ⅰ）非塩化物系のプロナトおよびコハクの湿式剤を115の間で推移し、各薬剤散布区間は、無散布区間の混合した場合においても、塩ナト湿式剤の場合と同様路面すべり抵抗値（HFN27～HFN35の間で推移）よに高いすべり抵抗値を示した。特にプロナト湿式剤り高い値であった。各散布区間ともに交通模擬車両

は、塩ナト湿式剤と同程度のすべり抵抗値を示した。

図－520

路面すべり抵抗値の変化（1月20日）
寒地土木研究所月報№825

2021年12月

（ⅱ）コハク湿式剤は、塩ナト湿式剤よりも低いすべ

橋尚人：新しい非塩化物系凍結防止剤の環境性能

り抵抗値となることもあったが、無散布区間のすべりと路面すべり抵抗改善効果について、寒地土木研抵抗値を下回ることはなかった。この原因としては、

究所月報、No.753、pp.34-38、2015．

塩ナト・コハク混合物と塩ナトの凝固点の違いや、路面の濡れ具合の差が考えられる。

3） 佐藤賢治、徳永ロベルト、高橋尚人、中島範行：コハク酸二ナトリウム・六水和物の凍結防止剤と本研究で得られた結果は、限られた条件およびデータによるものであるため、今後も同様な散布試験を実しての適用性に関する研究、寒地土木研究所月報、No.787、pp.2-11、2018.

施し、データを蓄積して散布効果の妥当性を検証する

4） 高田哲哉、徳永ロベルト、佐藤昌哉：非塩化物系必要がある。また、実道での散布効果についても調べの凍結防止剤散布試験、第63回北海道開発技術研る予定である。

究発表会、防11、2020．
5） 北海道開発局：冬期路面管理マニュアル（案）、
1997．

参考文献

6） 徳永ロベルト、舟橋誠、高橋尚人、浅野基樹、中1） 木村恵子、曽根真理、並河良治、桑原正明、角湯野雅充：連続路面すべり抵抗値による冬期路面管

克典：凍結防止剤散布と沿道環境、国土技術政策

理の高度化に関する研究、寒地土木研究所月報、総合研究所資料、No.412、pp.53-115、2007．

No.661、pp.11-18、2008．

2） 佐藤賢治、藤本明宏、切石亮、徳永ロベルト、高村上 健志
MURAKAMI Takeshi

齊田 光
SAIDA Akira

大廣 智則
OHIRO Tomonori

寒地土木研究所
寒地道路研究グループ
寒地交通チーム
研究員

寒地土木研究所
寒地道路研究グループ
寒地交通チーム
研究員
博士（工学）

寒地土木研究所
寒地道路研究グループ
寒地交通チーム
主任研究員
博士
（工学）
技術士
（建設）

寒地土木研究所月報№825

2021年12月 畠山 乃
HATAKEYAMA Osamu
寒地土木研究所
寒地道路研究グループ
寒地交通チーム
上席研究員

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