技術資料

非塩化物系凍結防止剤の散布効果について村上健志

徳永ロベルト齊田光

佐藤昌哉

１．はじめに北海道などの積雪寒冷地域においては、降雪や路面凍結により路面摩擦係数が低下するため、スリップ事故などの冬期特有の交通事故や車両速度の低下による交通渋滞が発生する。このため、道路管理者は安心・円滑な冬期道路交通を確保するために、凍結防止剤散布などの凍結路面対策を実施している。凍結防止剤に

写真－1

非塩化物系凍結防止剤

左：プロナト（顆粒）右：コハク酸（粉末）は、価格、融水性能、取り扱い易さおよび入手性などが総合的に優れている塩化ナトリウム（以下、塩ナト）が主に使用されている。一方、塩ナトをはじめといる。食品以外にもメッキ剤の原料やバイオプラスチ

した塩化物系凍結防止剤は、土壌、植物、道路構造物ックとしての用途もあり、日本国内での年間流通量はおよび走行車両などの沿道環境への負荷が懸念されて約3,000t程度である。プロナトより市場規模は大きく、おり、沿道環境への負荷が小さい新たな凍結防止剤が今後需要が増大することも見込まれており、大量生産求められている。

や低価格化も期待されている。外観はプロナトと同様

当研究所では、沿道環境への負荷が少ない新たな非に白色である（写真－1右）。

塩化物系凍結防止剤を開発するため、様々な非塩化物

表－1に凝固点を示す。プロナトの凝固点は-16.4℃

系化合物の凝固点、臭気および価格などについて調査

であり塩ナトと比べて高いが、塩ナトとプロナトを混してきた。その結果、凍結防止剤として優れた性合することで凝固点の差は僅かとなり、塩ナトとプロ質が見込める物質として、プロピオン酸ナトリウム（以ナトの重量比8：2混合物の凝固点は-18.9℃、塩ナト下、プロナト）およびコハク酸二ナトリウム・六水和の凝固点は-19.7℃である。コハク酸の凝固点につい物（以下、コハク酸）を用いて、凝固点測定、融水性ても-5.9℃で、塩ナトより高いが、塩ナトと混合する能確認、植物への影響確認試験、金属腐食性試験、コことで、塩ナトの凝固点に近づくため、積雪寒冷地域ンクリートの凍害劣化試験等を行い、実用可能性に関で適用可能と考えられる。

1)2)する研究を実施してきた。本研究では、これら非塩化物系凍結防止剤の散布効果を把握するため、苫小牧寒地試験道路において路面のすべり抵抗値測定試験を実施したのでここに報告する。

表－1

試験対象試料の凝固点

試験対象試料割合

凝固点（℃）（20％水溶液）

塩ナト

単体

-19.7

プロナト単体-16.4

塩ナト ＋ プロナト 混合物

8：2-18.9にも化粧品、飼料、塗料、接着剤としての用途もあり、コハク酸

単体

-5.9

日本国内での年間使用量は約40 tと見積られている。

塩ナト ＋ コハク酸 混合物

8：2-15.5

外観は白色であり、形状は一般的に粉末であるが、粒

塩ナト ＋ コハク酸 混合物

9：1-17.3

塩ナト ＋ コハク酸 混合物

19：1-17.8２．非塩化物系凍結防止剤について
プロナトは、細菌や真菌の増殖を抑制する効果があるため、食品保存料として使用されている。食品以外状への加工が可能である（写真－1左）。
コハク酸は、国内で主に食品添加物として流通して
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表－2

気象条件

外気温
試験日

図－1

路温

散布時期

天候
最低

最高

最低

最高

2020/1/14

事前散布

-6.5

-2.4

-6.9

-0.6

晴

2020/1/16

事前散布

-8.3

-2.3-7.8

1.9

晴2020/1/20

事前散布

-1.5

-0.3

-2.9

0.6

曇

2020/1/22

事前散布

0.4

1.4-2.1-0.6

晴

金属腐食試験結果
表－3

散布剤混合比金属腐食性については、プロナトおよびコハク酸は、凍結防止剤 （湿式散布）

散布混合比（固形：溶液）塩ナト（固形） ＋ 塩ナト水溶液（濃度25％）

3:1

塩ナト（固形） ＋ プロナト水溶液（濃度30％）

3:1

塩ナト（固形） ＋ コハク酸水溶液（濃度15.3％）

3:1

金属腐食を抑制する効果が高く、プロナトおよびコハク酸単体ではほとんど金属腐食を発生させない。北海
道立総合研究機構工業試験場が定める方法による試験
では、塩ナトとの重量比で5～20％の割合で混合させた場合、塩ナト単体と比較して塩ナト・プロナト混合物は約20～65％の金属腐食量、塩ナト・コハク酸混合物は約15～70％の金属腐食量となっていることを確認している（図－1）。
これらの対象物質は、単体で使用した場合、塩ナト持続性が優れた散布方法である。また、プロナトおよ単体と比較してコストが大きくなることから、剤の価びコハク酸は、固形剤としての散布ではなく溶液状に格と性能を考慮して塩ナトとの混合利用を前提としたした湿式剤として、固形剤の塩ナトに混合して湿式散研究を進めている。

布を行った。固形剤（塩ナト）と湿式剤（プロナト、コハク酸）の散布混合比については、凝固点測定結果、金属腐食性試験結果を考慮した結果、塩ナト・プロナ

３．散布試験

ト混合物は重量比9：1、塩ナト・コハク酸混合物は重３．１

量比19：1になるようにし、表－3に示すとおりとした。

試験の概要

散布による路面すべり抵抗値改善効果を検証するた比較のため、非塩化物系凍結防止剤を使用しないケー

め、2019年1月21日、22日、24日の計3日間に、当研究スとして、塩ナト（固形剤）に塩ナト水溶液（湿式剤）所所有の苫小牧市寒地試験道路において散布試験を実を混合したケースを設定した。

施した。試験道路は1周2,700mであり、本試験は密粒度アスファルト区間の直線部で実施した。試験実施日の気温、天候等の気象条件を表－2に示す。

３．３

計測装置

散布によるすべり抵抗値の効果を確認するため、連続路面すべり抵抗値測定装置4）（写真－2）を用い、す

３．２べり抵抗値を測定した。連続路面すべり抵抗値測定装

散布方法

散布量は実務における凍結防止剤散布基準3)のうち置（Continuous Friction Tester : CFT）とは、車両事後散布を想定して30g/m を設定した。また、散布後部に計測輪を設け、計測輪を車両進行方向に対して方法は湿式散布とした。湿式散布とは、塩ナトなどの1～2°程度の角度を与え、計測輪が回転する際に発生固形剤を水溶液状にした塩化カルシウム等の凍結防止する横力を計測し、連続的に路面のすべり値を計測剤溶液に混合して散布する方法で、路面への付着性がする装置である（図－2）。なお、すべり抵抗値とは、よく、風や通行車両による飛散を少なくし、即効性や当該装置の開発者が独自に設定したHFN（Halliday2

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写真－2

連続すべり抵抗値測定装置

図－2

すべり抵抗値（HFN）

140

乾燥路面（標準舗装）（路温 －17.8℃）

120

乾燥した舗装路面（ 路面温度 -17.8℃）

出典：Halliday Technologies Inc.

HFN ＝ 100

乾燥路面（標準舗装）（路温 0℃）

100

90
80

すべり難い

露出路面
（参考：乾燥・湿潤）

60

緑45

HFN

雪氷路面
（参考：圧雪・凍結）

40

べたついた路面
断続的な路面
（参考：新雪・シャーベット）

20

計測概念図

すべり易い

黄赤
測定輪が空転

0
720

630

540

450360270180090測定輪に掛かる横力（Ｆ）[N]

図－3

すべり抵抗値と横力

図－4

散布試験のレイアウト

Friction Number）と呼ばれる値である。図－3に示

３．４（横力無負荷状態）

HFN ＝ 0

試験手順

すとおり、HFNは、通常0～100の範囲で変化し、す散布試験のレイアウトは図－4のとおりである。試べりにくいほど高い値を示す。また、測定値が表す路験の手順を述べる。ⅰ)夕方、試験道路の直線区間に面として、0～44は雪氷路面、45～59はべたついた路面、散水車による散水（写真－4）を行い、氷膜路面（厚さ：60～100は良好な路面を示している。

t=0.5～1.0mm）を作製する。ⅱ)散水した水が凍結し氷膜路面になった後に各凍結防止剤の散布を行う。

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４．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べり抵抗値（以下、HFN）の変化（1月24日）を示す。
また、同図にHFN測定時の外気温及び路温も併せて示す。試験中の外気温は、-4.8～-3.1℃、路面温度は、-4.2から-2.9℃で推移した。試験期間3日間のうち1月21日、22日については、散水作業後、試験実施中に-10℃を下回る急激な温度変化があり、凍結防止剤の散布効果に関する比較可能なデータを得ることができなかった。
写真－4

散水後、散布前（凍結）のHFNは34～39であった

氷膜路面作製状況

が、散布直後のHFNは、無散布区間のHFNは43であり、プロナト水溶液区間はHFN27、コハク酸水溶液ⅲ）路面すべり抵抗値を測定する。ⅳ)車両の走行に区間はHFN28、塩ナト水溶液区間はHFN28となり、よる路面状態の変化を計測するため、交通模擬車両を無散布区間のHFN値を下回った。これは、大日向ら5)50台通過させる。交通模擬車両の走行速度は40km/h

や川端ら6)が指摘したように、凍結防止剤が氷膜の一とし、普通乗用車を使用した、ⅴ）路面すべり抵抗値

部を融解し、氷膜上に水膜を形成したために一時的を測定する、ⅵ)手順ⅳ)～ⅴ)を通過台数が300台（50にすべり易くなったものと考えられる。交通模擬車台×6セット）に達するまで繰り返す。各凍結防止剤

両50台走行後は、散布効果が現れ無散布区間以外のの散布区間はいずれも100mである。散布区間同士のHFNは16～24上昇し、プロナト水溶液区間はHFN43、干渉を避けるために、各区間の間には100mの無散布

コハク酸水溶液区間はHFN52、塩ナト水溶液区間は区間を設けた。

HFN48の値を示し、無散布区間のHFN33より高い値を示した。100台走行後から200台走行後までのHFN

図－5

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試験結果（1月24日）

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は、プロナト水溶液区間は平均HFN47（Min42～上に融けた水が滞水しすべり易い路面が形成さMax51）、コハク酸水溶液区間は平均HFN値52（Min49れたためと考えられる。

～Max56）、塩ナト水溶液区間は平均HFN値45（Min44以上の結果から、プロナト湿式剤、コハク酸湿式剤～Max46）を示し、プロナト水溶液区間およびコハを使用して事後散布を行った場合、従来使用しているク酸水溶液区間のHFNは、塩ナト水溶液区間のHFN塩ナト湿式剤と同等のすべり抵抗値が改善されることより高い値を示した。交通模擬車両250台走行後からを確認でき、道路構造物の長寿命化や沿道環境への負は、プロナト水溶液区間のHFN値が、交通模擬車両担を軽減できる可能性が示された。

300台走行後では塩ナト水溶液区間のHFN値がそれぞ

しかし、本研究で得られた結果は、限られた期間、れ低下した。これは、降雪の影響を受けたものと思わ日数、気象条件下での試験であるなど、十分なデータれるが、低下の理由の詳細については不明である。交を得ることができなかったものと考える。

通模擬車両50台走行後から300台走行後までの全走行

今後も同様な散布試験を継続して実施し、様々な気を通して最もHFNが改善したのは、コハク酸水溶液

象条件下でデータの蓄積を図りつつ、事前散布に関す区間で、平均HFNは52（Min49～Max56）であった。

る散布効果や実道での路面すべり効果測定試験についまた、プロナト水溶液区間の平均HFNは42（Min31～ても検討してまいりたい。

Max51）、塩ナト水溶液区間の平均HFNは43（Min32～Max48）、無散布区間の平均HFNは37（Min31～

参考文献

Max49）であった。
1） 佐藤賢治、徳永ロベルト、高橋尚人、中島範行：５．まとめと今後の予定

コハク酸二ナトリウム・六水和物の凍結防止剤としての適用性に関する研究、寒地土木研究所月報、本研究では、非塩化物系凍結防止剤のプロナトとコ

No.787、pp.2-11、2018．

ハク酸について、冬期道路管理における実用化へ向け

2） 佐藤賢治、藤本明宏、切石亮、徳永ロベルト、高た検討の一環として、苫小牧寒地試験道路にて散布効

橋尚人、中島範行：新しい非塩化物系凍結防止剤

果試験を実施した。その結果、以下の知見が得られた。の環境性能と路面すべり抵抗改善効果について、（１）非塩化物系のプロナトおよびコハク酸の湿式剤

寒地土木研究所月報、No.753、pp.34-38、2015．

を使用した場合においても、塩ナトの湿式剤を

3） 北海道開発局：路面管理マニュアル（案）、1997．

使用して散布する場合と同等のすべり抵抗値改4） 徳永ロベルト、舟橋誠、高橋尚人、浅野基樹、中善効果が認められた。
（２）散布効果の持続時間についても、非塩化物系のプロナトおよびコハク酸湿式剤は、塩ナト湿式剤と同程度の効果持続が認められた。
（３）最もすべり抵抗値が改善したのはコハク酸湿式剤を散布した区間であり、次いで塩ナト湿式剤区間とプロナト湿式剤区間となり、無散布区間は全走行を通してすべり抵抗値が低かった。
（４）各凍結防止剤散布直後にHFNが無散布区間より

野雅充：連続路面すべり抵抗値による冬期路面管理の高度化に関する研究、寒地土木研究所月報、
No.661、pp.11-18、2008．
5） 大日向昭彦、髙田哲哉、徳永ロベルト：凍結防止剤の散布手法に関する基礎的研究、第54回北海道開発技術研究発表会、ゆ9、2011．
6） 川端優一、髙田哲哉、徳永ロベルト：凍結防止剤散布の効果に関する試験研究、第55回北海道開発
技術研究発表会、ふ1、2012．

も低下したのは、融氷効果により一時的に氷膜

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村上 健志MURAKAMI Takeshi

徳永 ロベルト
TOKUNAGA Roberto

齊田 光
SAIDA Akira

佐藤 昌哉
SATO Masaya

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
主任研究員
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
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
上席研究員

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