技術資料

凍結路面対策における防滑材加熱水混合散布機械について
幸田

勝

住田

則行

中村隆一

佐藤賢治

１．はじめに積雪寒冷地の厳寒期には、冬期道路の凍結路面対策として防滑材（焼砂や砕石）が散布されている1）2）。防滑材の散布手法としては、防滑材のみを散布する「乾式散布」、防滑材と凍結防止剤水溶液を混合して散布する「湿式散布」がある。湿式散布は乾式散布に比べ、防滑材の路面への定着性が高く散布効果が持続する。
しかしながら、湿式散布でも車両の走行などにより、防滑材が走行路外へ飛散し、時間経過と共にその効果写真－13）が低下する場合がある 。

ノルウェーにおける加熱水混合散布に対応した機械の一例7）

そこで、防滑材の路面への定着性向上を目的とした新たな散布方式として、防滑材と加熱水の混合散布（以4）5）6）下、「防滑材加熱水混合散布」）を研究してきた

２．２

国内事例。

我が国における加熱水混合散布の適応性を確認する

本稿では、この新たな方式に対応する凍結防止剤散ため、佐藤ら4）は、低温実験室において、凍結路面の布車の検討と試作機による実道での試験施工を行った

すべり止め材として、北海道で一般的に使用されていので報告する。

る防滑材の焼砂および7号砕石（写真－2）を用い、加熱水混合散布による氷板供試体上の防滑材の固着率（全散布重量に対する供試体に固着した重量の割合）に関す

２．防滑材加熱水混合散布

る比較試験を行った。
２．１

防滑材を使用する基準が－8℃程度以下1）とされてい海外事例

防滑材加熱水混合散布は、1997年からノルウェー公ることから、室内温度は－8℃と－20℃の2条件で行わ共道路庁が実施した「Winter Friction Project in

れた。その結果、両室温下において、加熱水温度が207）

写真－1）。
Norway」によって試験が行われた （表－1、℃以上あり、加熱水の混合割合（全散布量に対する加この手法は、焼砂を乾式散布する従来の手法に比べ、熱水の重量の割合）が7号砕石で20％、焼砂で40％であすべり抵抗値の改善効果が高く、その散布効果の持続れば、固着率は90％以上となった。さらに、切石ら5）6）

時間は10 ～ 20倍となり、防滑材の使用量が40 ～ 50％は、佐藤らの試験結果を基に、2011年～ 2013年にか削減できる可能性があると報告されている。

けて寒地土木研究所が所有する苫小牧寒地試験道路において、氷膜路面を作製し、防滑材として7号砕石を

表－1 ノルウェーにおける加熱水混合散布の主要仕様䚷㜵⁥ᮦ䛾⢏ᗘ䚷ຍ⇕Ỉ䛾 ᗘ䚷ຍ⇕Ỉ䛾ΰྜ๭ྜ䚷ᩓᕸ㔞

用いた防滑材加熱水混合散布試験を行った。

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写真－2

寒地土木研究所月報№766

2017年３月 

焼砂（左）および7号砕石（右）19この試験では、すべり抵抗値と散布効果の持続性を比較検証するため、図－1に示す無散布（散布なし）、乾式散布（7号砕石のみ）、湿式散布（7号砕石＋ CaCl2水溶液）、防滑材加熱水混合散布（7号砕石＋加熱水）の4種類の散布手法で行われ、散布量は150g/m2であった。
また、防滑材加熱水混合散布は、加熱水温度20℃、40℃、60℃および加熱水の混合割合20％、30％の条件で行われた。

写真－5

防滑材加熱水混合散布直後の路面の一例

連続路面すべり抵抗値測定装置（Continuous FrictionTester：CFT）とは、車両後部に取り付けた測定輪に、図－2に示すように車両進行方向に対して1 ～ 2°程度の角度を与え、測定輪が回転する際に発生する横力か図－1

ら、すべり抵抗値を測定する装置である。すべり抵抗

防滑材散布手法の概念図

値は、装置の開発者が独自に設定した HFN 値（Halliday
写真－3に示す凍結防止剤散布車により前述の条件

Friction Number、0 ～ 100の範囲）で表され、すべりで散布施工後、一般交通を模擬した車両を走行させ、難いほど高い値を示す。HFN 値と路面状態の関係を図

散布前、散布直後、車両300台走行後まで50台毎に、－3に示す。

8）

写真－4に示す連続路面すべり抵抗値測定装置 を用いて、すべり抵抗値の計測が行われた。写真－5に防滑材加熱水混合散布直後の路面の一例を示す。

図－2
写真－3

連続路面すべり抵抗測定装置の概念図

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図－3
写真－420

すべり抵抗値（HFN）と路面状態の関係

連続路面すべり抵抗値測定装置
寒地土木研究所月報№766

2017年３月

機構を有している必要がある。現在、日本において市販されている散布機械には、防滑材と塩化水溶液を湿式散布できる機械が存在するものの、水を加熱する機構は装備されていない。しかし、新たに散布機械を開発することは高額となり実導入に向けての支障となるため、湿式散布ができる既存の凍結防止剤散布車の改良による、防滑材加熱水混合散布機械について検討した。
３．１

散布機械の条件

散布機械の検討を行うに当たって、以下の条件を設定した。
①

国内で販売されている凍結防止剤散布車に対応可能であり、車検取得等の各種法令、法規に準拠し（2013/01/30：散布量150g/m2、加熱水温度40℃、混合割合30%）

図－4

氷膜路面におけるすべり抵抗値の計測結果の一例6）た設計とする。
② 「防滑材加熱水混合散布」および「凍結防止剤＋塩化水溶液の湿式散布」の散布手法を切り替え可能とする。

氷膜路面におけるすべり抵抗値の計測結果の一例を図－4の箱ひげ図に示す。

③

加熱する対象は水とし、加熱温度は既往の基礎試
験結果4）から40℃以上とする。

なお、図中の箱の下端は計測データの第1四分位（25

上記条件から、加熱水の作製に必要な熱量、加熱手％）、上端は第3四分位（75％）および箱の中の線は中央法、搭載容積、配管系統などを検討し、加熱水混合散値を示している。また、箱から上下に延びるひげの上布の機構（以下、「加熱水混合散布システム」）を凍結防下端は箱の長さの1.5倍以内にある計測値の最小値、最止剤散布車に搭載する方式とした。

大値までの範囲をそれぞれ示し、箱の長さの1.5倍を越える計測値については、1.5倍以上3倍以下を「○」、3倍を超えるものを「＊」で示している。
計測結果について、切石らは以下のように述べてい３．２

散布機械の試作機

試作機には、国土交通省北海道開発局で使用されているスクリューコンベア式の凍結防止剤散布車（湿式4.0m3級）を用いた（写真－6）。

る。
加熱水温度20℃では、走行車両のタイヤ摩耗や走行風などの影響により防滑材が飛散し ､ 当該手法による঍ॵঃ‫ش‬

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効果は得られなかった。加熱水温度40℃では、50台走行後からすべり抵抗値は徐々に低下するものの、従来の散布手法（乾式散布、湿式散布）に比べて、高いすべり抵抗値を維持することを確認した。加熱水温度60℃の場合も同様の傾向であり、加熱水温度40℃でのすべり抵抗値と明確な差は確認されなかった。また、加熱水の混合割合は、20％より30％の方が全計測ともすべり抵抗値が高く、加熱水混合割合が散布効果に影響する。

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防滑材加熱水混合散布に対応した試作機

試作機の加熱水混合散布システムは ､ 図－5に示す
３．防滑材加熱水混合散布機械の検討

とおり ､ 加熱機器2台と熱交換器1台などから構成される加熱ユニットを介して ､ 水溶液タンク B 内の水を循

防滑材加熱水混合散布を可能とする散布機械は、水環させてタンク内の水を加熱する予熱方式とした。加を加熱して加熱水を作製、防滑材とともに散布できる

熱機器と熱交換器間は不凍液を、水溶液タンクと熱交

寒地土木研究所月報№766

2017年３月 21

換器間は水を循環させ、熱交換器で放熱した不凍液は加熱機器へ、熱交換器で加熱された水は水溶液タンク
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保温ヒータ取り付け状況⇕஺᥮ჾ✵Ẽᢤᘚ୙෾ᾮࢱࣥࢡ

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４．実道での試験施工
図－5

加熱水混合散布システム系統図

2014年2月5日、北海道樺戸郡新十津川町の一般国道451号で防滑材加熱水混合散布の試験施工を行い、試加熱ユニットは、運転室と散布装置の間のスペース作機の作動確認および散布効果の検証を行った。施工に搭載した（図－6）。また、外気に露出し凍結しやす時の天候は晴れ、気温は－20℃～ 0℃、路面は、ほぼい水溶液ポンプやストレーナを含む経路の凍結対策と圧雪状態、交通量は10台 /h 程度であった。試作機にして、保温ヒータを取り付けた（写真－7）。なお、こより防滑材加熱水混合散布を行った路面は、加熱水がれらの電力は、既存の車両発電量では賄えないため、防滑材を覆うように凍結し固着した状態となった（写真

オルタネータを大容量タイプに変更した。

－8、9）。

また、運転室において、各経路の温度を確認しながら加熱ユニットを運転操作することで、走行中も安定した加熱水の作製ができるようにした。
防滑材加熱水混合散布作業終了後の凍結対策は、水溶液タンクから散布円盤間、および水溶液タンクから熱交換器間の経路の水抜き後、それらの経路に塩化水溶液又は不凍液を注入することで完了する。
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写真－8

試作機による防滑材加熱水混合散布状況

写真－9

防滑材加熱水混合散布施工路面の一例

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図－622

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試作機の外観図寒地土木研究所月報№766

2017年３月

連続路面すべり抵抗値測定装置で測定した、すべり防滑材加熱水混合散布は午前4：45頃、湿式散布は抵抗値の計測結果の一例を図－7に示す。

午前5：30頃実施した。すべり抵抗値は、散布前（午前3時台）、散布後（午前6時台、8時台、10時台）の計4回測定した。防滑材加熱水混合散布は湿式散布に比べ、ᩓᕸ๓散布直後にすべり抵抗値が改善し、その効果が持続しᩓᕸᚋた。
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試作機の加熱水混合散布システムの作動については、既存の散布経路および加熱ユニットの構成機器に問題は発生しなかった。試験施工中の各経路主要部の温度を測定した結果、水溶液タンク B 内の加熱水温度は、加熱開始から45分程で6℃から40℃に上昇し、必要温度に達した。さらに加熱ユニットを操作して加熱を行うことで70℃程度まで水温が上昇した。また、路面への散布直前の散布円盤での加熱水温度は、散布開᫬㛫

始から数秒で水溶液タンク内の加熱水温度（60 ～ 70℃）

（2014/02/05：散布量150g/m2､ 加熱水温度40℃ ､ 混合割合30%）

図－7まで上昇した（図－8）。

すべり抵抗値の計測結果の一例
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試作機における加熱水温度の一例

実道における防滑材加熱水混合散布の試験施工で５．まとめは、防滑材加熱水混合散布は湿式散布に比べ、すべり本研究では、防滑材の路面への定着性を向上させる抵抗値が改善し、その効果が持続した。また、加熱水ため、凍結防止剤散布車の改良による防滑材加熱水混混合散布システムの作動についても良好であった。

合散布機械の試作に取り組んだ。
試作機の加熱水混合散布システムは、車両走行中も参考文献

運転室から各経路の温度を確認しながら加熱ユニットの運転操作ができるため、安定した加熱水の作製が可

1） 北海道開発局：冬期路面管理マニュアル
（案）
、1997

能である。

2）（社）日本建設機械化協会：2005

寒地土木研究所月報№766

2017年３月 

除雪・防雪ハン23

ドブック（除雪編）、pp.213 ～ 214、2004

6） 切石亮、川端優一、徳永ロベルト、高橋尚人、中3） 宮本修司、森田英俊、倉内圭、阿部英樹、舟橋誠、村隆一：効果的・効率的な防滑材の加熱水混合散

高橋尚人、浅野基樹：防滑材の再利用に関する研布手法に関する研究、北海道の雪氷、No.32、pp.

究、寒地土木研究所月報、No.615、pp.44 ～ 49、

88 ～ 91、2013

20047） Torgeir Vaa：Implementation of New Sanding4） 佐藤圭洋、秋元清寿、宮本修司、徳永ロベルト：in Norway、Sixth International防滑材の飛散対策に関する基礎的研究、寒地土木

Symposium on Snow Removal and Ice Control

研究所月報、No.675、pp.35 ～ 41、2009

Technology、TRB Electronic Circular 63、

5） 切石亮、大日向昭彦、徳永ロベルト、高橋尚人、

24

Methodpp.473 ～ 486、2004

中村隆一：冬期路面管理における防滑材の定着性

8） 舟橋誠、徳永ロベルト、浅野基樹：連続路面すべ向上に関する研究、北海道の雪氷、No.30、pp.51

り抵抗値測定装置（RT3）の導入について、寒地土～ 54、2011

木研究所月報、No.651、pp.40 ～ 47、2007

幸田 勝
KODA Masaru

住田 則行
SUMITA Noriyuki

中村 隆一
NAKAMURA Ryuichi

寒地土木研究所
技術開発調整監付寒地機械技術チーム
研究員

寒地土木研究所
技術開発調整監付寒地機械技術チーム
主任研究員

北海道開発局
事業振興部
機械課（前 寒地土木研究所
技術開発調整監付寒地機械技術チーム
研究員）

佐藤 賢治
SATO Kenji
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

寒地土木研究所月報№766

2017年３月