現道における凍結防止剤CMA40の散布効果に関する一考察

１.　はじめに

　近年、スパイクタイヤの使用規制を契機に、道路利用者のニーズとして冬期路面管理水準の高度化が求められ、道路管理者としては雪氷路面対策が重要な課題となっています。一方、凍結防止剤の散布量も年々増加傾向にあり、凍結防止剤の過剰散布が道路沿道環境に及ぼす影響が懸念されています。
　そこで本中間報告では環境に優しく持続性のある凍結防止剤の実用化を目的として、酢酸カルシウムマグネシウム（以下ＣＭＡという）と既存の凍結防止剤である塩化ナトリウム（以下ＮaＣlいう）を41：59の割合で混合したＣＭＡ40を新潟県中郷村藤沢地先の一般国道18号に散布し、すべり抵抗測定車を用いて現道における散布効果を検証しました。

図−１　凍結防止剤の散布方法

２．試験概要

　本試験は合計３回述べ56時間行いました。凍結防止剤の散布方法は図-１に示すように一般国道18号板橋新田の信号Ｔ字路交差点を境界として長野側にＣＭＡ40、上越側にＮaＣlを散布しました。凍結防止剤の散布効果は100％制動時のすべり摩擦係数で評価し、すべり摩擦係数は当試験所所有のすべり抵抗測定車を用いて走行車線外側車輪通過位置で測定しました。

３．試験結果と考察

図−２　時間降雪量、路面温度および路面雪氷厚の経時変化

　図-２は第１回現地実証試験を行った１月20日20時から同22日８時までの時間降雪量、路面温度および路面雪氷厚の経時変化です。試験時の時間降雪量は、試験開始直後に７〜８cmの降雪がありましたが次第に小康状態になり１月21日の日中には一時降雪がなく、その後は１〜２cmの降雪が断続的に降り続きました。路面温度はＣＭＡ40散布区間が−1.8℃〜0.5℃，ＮaＣl散布区間が−2.9℃〜−0.3℃で推移しました。なお同一気象・交通条件下の路面温度にＣＭＡ40散布区間とＮaＣl散布区間で温度差が見られるのは、ＮaＣlが吸熱反応を引き起こし路面温度が低下しているのに対して、ＣＭＡ40は発熱反応をもつＣＭＡとの混合物であるため温度低下を起こしにくいためと考えられます。あるいはＮaＣl散布区間の試験地点が中郷大橋（鋼橋）の近傍にあるため橋梁部の熱的影響が舗装内を伝導した可能性も考えられます。路面雪氷厚については降雪０cmまたは断続的な降雪が続いた１月21日11時から同22日６時までは凍結防止剤散布種類の違いによる路面雪氷厚に差が見られないのに対して、試験開始直後の除雪車が頻繁に出動していた１月20日22時から同21日10時まではＣＭＡ40散布区間の方がＮaＣl散布区間と比較して道路雪氷が多く残雪していることが読み取れます。
　一方、表-１に示すように除雪グレーダおよび除雪トラックを運転するオペレータ12人を対象にしたＣＭＡ40・ＮaＣlに関する道路除雪実施後のアンケート調査結果からもＣＭＡ40散布区間の方がＮaＣl散布区間と比較して道路雪氷が多く残るという回答が８割以上を占めていました。さらに写真-1に示すようにＮaＣl散布区間では凍結防止剤散布前後の路面状態に変化が見られるのに対して、ＣＭＡ40散布区間では凍結防止剤散布前後で路面状態に変化がなく速効性に欠けることが推察されました。これより降雪量が多く圧雪が発達する地域ではＣＭＡ40は除雪補助を目的とした散布に適さないことが示唆されました。 　　　

CMA40 ：７人
NaCl ： ０人
同じ：１人

図−3　すべり摩擦係数および凍結防止剤路面残留量の経時変化

　図-3は第１回現地実証試験を行った1月20日20時から同22日８時までの走行部におけるすべり摩擦係数（100％制動時）および凍結防止剤路面残留量の経時変化です。凍結防止剤は第１回現地実証試験試験中にＮaＣl区間で９回、ＣＭＡ40区間で４回散布されました。なおＣＭＡ40散布車両が試験地点を通過した時間は目視、ＮaＣl散布車両が試験地点を通過した時間は目視と除雪作業日報によるものです。凍結防止剤の路面残留量は光屈折式塩分濃度計による測定結果であり局所性を捉えやすいため一目安に過ぎません。このため凍結防止剤の路面への残留性については定量的な把握および評価をするまでには至りませんでした。すべり摩擦係数はＣＭＡ40散布区間が0.19〜0.47、ＮaＣl散布区間が0.21〜0.47で推移し、時間帯によっては0.1〜0.15 程度の差が見られました。しかし全体的にはＣＭＡ40散布区間はＮaＣl散布区間と比較して凍結防止剤の路面残留量が少ないにも関わらずＣＭＡ40散布区間とＮaＣl散布区間で同程度のすべり摩擦係数が確保されていることがわかりました。これより100％制動時のすべり摩擦係数を確保することを目的とした凍結防止剤散布車両の出動回数はＣＭＡ40を散布することによって半数以下に削減できる可能性があることがわかりました。

　積雪寒冷地域における冬期道路では、凍結・圧雪路面が形成されやすく、タイヤと路面の間の摩擦抵抗が低下し、スリップによる交通障害や登坂不能車両による交通渋滞が発生しています。
　そこで当試験所では安全かつ快適な冬期道路交通の確保を目的として冬期路面の管理水準や凍結防止剤の散布方法について検討を行っています。
　本装置は現道に発生する圧雪路面を人為的に再現し、発進時のすべり摩擦抵抗を測定することができる屋外設置型の実験装置です。　本装置による圧雪作成方法は写真-1及び写真-2に示すように載荷された４本の試験輪を自走させて圧雪を作成します。その上で装置中央に設置されている測定輪を用いて発進時のすべり摩擦抵抗を測定しています。
　本装置を用いた試験研究内容を列記すると次のようになります。
1)　タイヤ規格別（トレッドパターンの形状やタイヤサイズ）の発進時のすべり摩擦抵抗特性
2)　既存凍結防止剤（塩化ナトリウム、ＣＭＡ及びリサイクル塩等）散布後の時間経過に伴う発進時のすべり摩擦抵抗特性
3)　既存凍結防止剤種類別の融氷・融雪効果と発進時のすべり摩擦抵抗の関係
4)　時間経過に伴う路面状態の変化と発進時のすべり摩擦抵抗の関係
　今後は、環境に優しく持続性のある新型凍結防止剤の現地への適用性について、事前評価をするために本装置を活用していきたいと考えてます。