塩分濃度を加味した薬剤散布作業について高田河川国道事務所機械課長水沢和久業務係長前原正之業務係 ○佐藤正樹 1．はじめに冬期道路管理における路面凍結対策として交通障害の防止を図るため、従来よウ凍結防’ 止剤散布作業を「凍結防止剤散布要領（案）」，に基づき実施している。現行の散布要領では気温（予想最低気温）と散布量の関係みみが示されており、散布間隔（持続性）の関係についての記載はなく、散布回数及び散布時期は現場代理人やオペレータの経験により行っているのが現状である。‘ そこで、路面塩分濃度の減衰状況及び塩分濃度と凍結開始温度の相関を：調査し、塩分濃度を加味した薬剤散布作業あシミュレーシヨ≧によりく散布間隔についての検討を行ったので報告する。，， 2，調査概要・ ’ 2．1路面塩分濃度の減衰状況一般に路面に散布された凍結防止剤の塩分濃度は、’時間の経過と共に減衰していく。そこで、路面凍結防止効果の持続時間を把握するため、一般国道8号新潟県中頸城郡大潟町に塩分濃度センサー一を設置し、凍結防止剤を309／㎡散布した場合の経過時間における塩分濃度の推移を測定した。 2．2 塩分濃度と凍結開始温度の相関路面に散布された塩分濃度と路面凍結開始温度の相関性（凍結開始の判別式の作成）を髄確認するため、新潟県中頸城郡妙高高原町において気温が低下する夜間に観測を行った。層観測方法．は図一1に示すとおりイミレラトに塩分濃度の異なる塩水を入れ、各濃度で凍結開始、表面凍結、半凍結、完全凍結時の4種類の温度を赤外線放射温度計で測定したる（写真」1）慨、O．5賑、ユ．0恥・・‘1磯．と各。．5輸濃度の塩水イ二成 1アルミ製のパレソト内に各濃度の塩水をみれ．雪面に設置観測開始パレット内の塩水に氷が騒生する‘医事を計測パレヅト内の塩水表面に薄く氷が張った犠態を計測半凍結（シャーベット）温度確認パレソト内の塩水がシャーベノト状にな ’り，水分湛少ない状態を計測．バレノト内の塩水が、完全に凍結し、水分が無い状態を計測観測終了写真一1 観測状況三一1 路面観測フロー一337一 3．調査結果 3．ゴ路面塩分濃度め減衰状況 5642￠36q20 塩分濃度センサごによる計測結果を 1 ”塩旧離朧 @塩分濃戻減翼曲碍＝ i邑取りまとめたものを二一2に示す。凍結防止剤（原塩）は路面水分に融解し、水溶液となることはり初めて1 ㌧凍結防止効果を発揮するため、散布直 y＝↑3Pゼa。07裕O」 ’サ後から効果を発揮するまでにも多少の時間を要する、よって、路面の塩分濃度は散布前の路面状況（乾燥、湿潤、．O 積雪等）や路面上の水分：量等の各種要因によって大きく異なる。本調査で使用した塩分濃度センサーも、・ご ’一♂ 缶一，、，㌦．、， @ 一「−、、㌦8 一一V5 離一’胃鯛・一．鎚「謹漁時τ論（分穿禰 3蘭三一2 塩分濃度減衰式凍結防止剤が水溶液となってからでなくては計測ができない。そこで、本減衰式．の算定にあっては、塩分濃度がピーク値を示した段階から求めるものとした。この結果得られた塩分濃度減衰式は以下のとおりである。塩分濃度減衰式 y＝13．Oe伽7x一．0．7 x：経過時間（分）・ y属tq呂α難ド噌ρ『雪4 衣惚難罐亨・。；二鍵繕・ム照臨簿鈴 o 弾剛3融解 EH1窃翼塒薩細癌H1帥魅’・＋､陛14融解 φ ◇ φ「φ ◆ 噂像W 塁麗弾ﾅ恒馨含一、謄一瓢淘妻姦蝋ゑ咳磯駐義避相関式を求める上で、凍結開始式は揚止＆観測結果の下限値を通るような曲線と 4 した。つまり、二二凍結開始式曲線よ・りも下の部分では凍結は見られず、曲な線を境に凍結が始まる。。ﾕ憾図一3に示す。 ⑭ ◆ 凍結開始の境界を取りまとめたものを庸導「ム路面観測結果を用いて、塩分濃度と雪9 繊 3．2塩分濃度と凍結開始温度の相関ゆゆ ■硅1吟運結観始 Q櫓酵識葛一揃磯シいペゥ｝盾P4i4完結一’ ｶ糖鰭ド 2 3 脅 s ＄ 7 尋 s 繍馴壊総禍癌芳議簾（晦」図一3 凍結開始式例えば、塩分濃度5％の時、路面温度一21 獅ﾅ凍結が始まることを示している。これら観測から得られた凍結開始式は以下のとおりとなる。凍結開始式 y「一（LOeα鋤‘一1．0） x＝塩分濃度（％） y：凍結温度（℃）本凍結開始式を用いて路面管理を行うことにより、安全側の管理を行うことができる、一338一 3．3 塩分濃度の把握結果 33」塩分濃度を加味した薬剤散布シミュレージョン層今回の調査結果より、凍結開始式では塩分濃度による凍結温度の判定が行え、塩分濃度減衰式では路面に散布した薬剤の凍結防止効果がいつ無くなるのか推定することが可能となった。推定状況（現況30g／㎡、2回）一路面温度一一H14塩分濃度減衰曲線一一田4凍結国国限界式 1 ｝＼、 ’ ・＼、獄 I l ll茎ｸ鴨冒r題旨國「國藺叱画｝一匠 lI 」「臨呵ｹ、噛』・・、．＿．．隔 1 1・籍ド藷＝窒 18時19時20時21時22時器時 0時 1時 2時 3時 4時 5時 6時フ時 8時 9時時刻図一4 現況推定状況これらの式を用、いて現況の実作業（一晩309／㎡×2回散布）に当てはめた結果を図一4 に示す．20時50分頃に凍結防止剤を衷一1 残留塩分濃度管理シミュレーションが上昇し、路面凍結温度は低下する。’ ・1回目結の恐れがある結果となった。 4回散布に2回目の散布後も朝方7時以降に凍 3回散布は路面温度が路面凍結開始温度を下回り、路面が凍結する恐れがある。同様散布方法しかしその後の路面塩分濃度の低下に伴い、路面凍結温度は上昇し、0時から次回散布する3時50．分までの時間帯 2回散布 30g／㎡散布すると、急激に路面塩分濃度 2回目 3回目 4回目合計旦評価コメント 30 30・ 60 x （現況） 40 40 80 x 朝方凍結一60 x 朝方凍結 20 20 20 30 20 20 フO x 朝方凍結 40 15 15 フ。 x 朝方凍結、夜中一時凍結 30 30 30 30 30 20 90 0 80 0 15 15’ 15 15 60 x 夜中及び朝方凍結 20 20 15 15 70 x 朝方一部凍結 30 15 15 15 20 20 20 15 75 0 75 0 そこで、路面の残留塩分濃度を管理するという方法で、散布間隔、散布量、散布回数を変えてシミュレーションを行った。シミゴレーション結果を表一1に示す。この結果・2回散布では散布間願・散布量を変えても夜中から朝方に凍結の恐れがあることとなり、調査実施時の気象パターンでは、現況の一晩2回の散布では路面凍結の危険性は無くならないこととなる。．．，一339一一晩3向散布（30・30・209／㎡）では、二一5に示すとおりに路面温度が路面凍結温度を下回わらず、路面凍結の恐れも無いことが判る。また4回散布でも同様に路面凍結の危険性は無くなる（三一6）。’ 流糖防止削散布シミュレーショレヶ散布壼3σg溺qg雛9／㎡＄回散布薫結防止剤徹薙シミュレーショ⊃一散布量2092〔底20g．20g！㎡4回口布一路面温厘幽二胡塩翁纏践表遺糞一一凍繕開始境境鉾式一路面温度轟■壌公濃度減段紛一一凍結開始境購堺式 1旨 20 ．へ、馬華1 ハ嵜極髄歪嬰 εし翻︷腰 1＼」＼」＼、咀郎鴫．、、㌔ P 廟 A 1＼・㌔㍉・＼匡「阿、剛噸b剛噂舞。肛製［ 1 1 ・レ 1ノレ ∼ 1’・1’ 鶴 1／ 11 駕黙， r年く1 剛9時塒zユ時鶴晒㈹1時講野2時塒鵬δ時薦購9時 19時晒Z彫観望聴1 B崎砲時晒卸晦鱗9時三一6 4回散布シミュレーション結果図一5、3回散布シミュレーション結果シミュレーションで得られた散布パターンについて、大潟工区における平成14年度単価による散布費の試算を行い比較したものを図一7に示す。自由化により凍結防止剤の単価が大幅に安，価となったことにより、今回のケースでは散布費用は散布量よりも散布回数に左右さ墨、薔・寂・繍亀霧平成14年度から凍結防止剤（原塩）の N飴242229醤筍褥稔粉 3印 O O O nU σ 0 0 ︵︶心 nV 3 ︵窪聾︶陛鰍撫懸 3。3、2 コスト比較 β駆融布 a｛重豫療 4両吟峯散布パターンれた。図一7 散布費用比較 4．まとめ今回のケースでは、現況のガ晩2回の散布では路面温度が路面凍結温度を下回り、路面凍結の危険性がある時間帯が生じる。そこで・路面の残留塩分濃度塗加味して一晩3回散布を行うことにより、路面凍結の危険性は少なくなり、冬期路面の適切な管理レベルを保つことができ乙。また、同じ3回散布でも適正な散布量が把握できるため過度な凍結防止剤散布も抑制することができる。 5．おわりに’ 本調査から求めた塩分濃度減衰式及び凍結開始式により、散布間隔を定量的なものとすることができた。大潟工区では気象パターンあ変化『（気温変化）があったとしても、これらの式を用いて適切な散布作業を繰り返すごどにより、路面凍結を抑制し、冬季の路面管理レベルを保つことができると考えちれる。しかじ、本調査ではデータ数が少ないこと及び、As舗装平坦部のみの調査結果であることから、今後もデータ数の拡充を図り信頼性を高めることと、様々な条件（排水性舗装区間等）での調査を実施することが必要である。一340一．