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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

みちが こおらない ように まく くすりは、ばしょで ちがうの?

国道17号は食塩、秋田空港はギ酸系――凍結防止の薬が場所で変わる理由

防氷剤の使い分け:食塩・塩化カルシウム・有機塩を、速さ・持続・低温・価格・腐食で比べる

分野:技術

ゆきを とかす しおを、スキーの コースの ゆきを かためる ために つかった ことが あります。ふゆの みちに まく しおにも、きまった こさの みずに とかすと、ふつうの しおは -21℃くらい、えんかカルシウムは -51℃くらいまで こおらずに いられる、という ちがいが あります。

それなのに、くにの どうろでは ふつうの しおが つかわれます。くうこうでは、また ちがう くすりです。この ページでは、わけが わかります。

雪をとかす塩を、スキーのコースの雪を固めるために使ったことがあります。凍結防止剤の塩水は、濃さをぴったり合わせると、食塩(塩化ナトリウム)で約−21℃、塩化カルシウムなら約−51℃まで凍らずにいられます。ところが国土交通省の北陸の国道17号では、凍結防止剤に使われているのは食塩です。空港の滑走路になると、また別の薬が指定されます。

なぜ、いちばん低温に強い薬が基本にならないのでしょうか。この記事を読むと、速さ・長持ち・値段・まわりへの影響という4つのものさしで、場所ごとに薬が選ばれていることが分かります。

雪をとかす塩を、スキーのコースの雪を固めるために使った例がある。一方、濃度を最適にした水溶液が凍らずにいられる下限(共融点)は、食塩で約−21℃、塩化カルシウムで約−51℃とされる[3]。にもかかわらず、北陸地方整備局が国道17号の初散布を知らせた発表では、凍結防止剤は塩化ナトリウムだった[2]。空港の滑走路では、さらに別系統の薬剤が仕様書で指定される[6]。

低温性能が最も高い薬を、なぜ基本にしないのか。このメモを読むと、速効性・持続性・価格・環境への影響のトレードオフと、場所ごとの選び方が分かる。

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1. いちばん さむさに つよい しおを、なぜ つかわないの?

1. 低温に強い塩化カルシウムを、国道はなぜ基本にしないのか

1. 共融点−51℃の塩化カルシウムがあるのに、国道は塩化ナトリウムを使う

2024ねんの 11がつ、ほくりくの こくどう17ごうで、ことしさいしょの くすりまきが ありました。その おしらせには、つかう くすりは、ふつうの しお(えんかナトリウム)と 書かれています[2]。

ところが、きまった こさの みずに とかすと、しおの なかまの えんかカルシウムは -51℃くらいまで、ふつうの しおは -21℃くらいまで、こおらずに いられます[3]。

それでも ふつうの しおが えらばれるのは、ねだんが やすく、ふつうの さむさなら ながく きくからです[5]。その まちの さむさは、くすりを えらぶ めやすの ひとつです。

下限の数字は、実験室の値

2024年11月、北陸地方整備局は国道17号で、その冬はじめての凍結防止剤の散布を知らせました。発表には、使う薬は塩化ナトリウムで、水の凍る温度を下げて路面の凍結を抑える、と書かれています[2]。これは北陸の国道の一例で、全国の道路が同じとは限りません。

一方、塩水が凍らずにいられる下限(共融点)は、食塩が濃度約23%で約−21℃、塩化カルシウムが約30%で約−51℃、塩化マグネシウムが約21.6%で約−33℃と整理されています[3]。数字だけ見れば、塩化カルシウムの圧勝です。

道路では「使える温度の目安」を見る

ただ、これは濃度をぴったり合わせたときの下限です。1994年の長野県の資料では、実際に使える温度の目安を、塩化カルシウムが約−15℃、塩化マグネシウムが約−13℃、食塩が約−8℃と読み取れます[5]。アメリカの連邦道路庁も、約−9℃より低いと食塩は遅くなると述べていて、ほぼ合います。

この資料は、食塩のほうが2種類より安いとも書いています[5]。広い道路に大量にまくなら、値段は大きな条件です。では、低温に強い薬は、何が得意なのでしょうか。

共融点は、塩化ナトリウムが約23%で約−21℃、塩化カルシウムが約30〜32%で約−51℃、塩化マグネシウムが約21.6%で約−33℃である[3]。日本の資料は塩化カルシウムを32%、FHWAは30%と表記するが、約−51℃は共通している。つまり低温性能だけなら塩化カルシウムが最も高い。

ところが、北陸地方整備局の令和6年11月7日の発表で国道17号に使われるのは塩化ナトリウムで、水の凍結温度を下げて路面凍結を抑えるためと説明されている[2]。これは同局管内の例であり、全国の道路が同じという根拠にはならない。

理由の一部は、共融点が「濃度を最適にした理想条件の下限」であることにある。長野県林業総合センターの1994年の資料から読み取れる実用上の適用温度の目安は、塩化カルシウム約−15℃、塩化マグネシウム約−13℃、塩化ナトリウム約−8℃で、表の符号が崩れた箇所を含むため「目安」として扱う[5]。FHWAも約−9℃より低温では食塩が遅いとしており、整合する[3]。同資料は塩化ナトリウムが他の2種より安いとも述べる。使う地域の最低気温と、速効性・持続性のどちらが要るかで選ぶ、という整理である。

では、低温に強い塩化カルシウムは、具体的に何が得意で、何が不得意なのか。

2. はやく きく しおと、ながく きく しお

2. 速く効く薬と、長く効く薬

2. 速効性は塩化カルシウム、持続性は塩化ナトリウム:1kgで比べる

えんかカルシウムを みずに とかすと、あつく なります。ふつうの しおは、すこし つめたく なります[4]。

さむい ひには、あつく なる ほうが、こおりを はやく とかせそうですね。じっさいに、-15℃で 1キロの くすりが 15ふんで とかす こおりは、えんかカルシウムが 1.3キロ、ふつうの しおは 0.1キロでした[4]。

けれど、あまり さむくない ひ(-3℃から -7℃)に ながい じかんを みると、ふつうの しおが たくさん とかします。はやさは えんかカルシウム、ながもちは ふつうの しおです。

溶けるときに熱を出す薬、吸う薬

塩化カルシウムは、水に溶けるときに熱を出します。食塩は逆に、少し熱を吸います[4]。塩化カルシウムは湿気を吸う力(吸湿性)も強く、低温でも速く効きます。

国土技術政策総合研究所の資料にある実験の値では、薬1kgが15分でとかす氷の量は、−3℃で塩化カルシウム2.6kg・食塩1.8kg、−15℃で1.3kg・0.1kgでした[4]。−15℃では約13倍の差です。ただし実験値で、道路でそのまま起きる数字ではありません。

長い時間で見ると逆転する

同じ資料では、−3〜−7℃で時間を長くとると、食塩のほうがより多くの氷をとかしています[4]。吸湿性が強く速く効く薬は、持続が短く、路面にぬめりが出やすいという説明もあります[5]。

速さが要る場面と、一晩もたせたい場面は、ちがいます。では、ふつうの塩では困る場所はあるのでしょうか。

国総研資料によれば、塩化カルシウムは溶解熱が約+81.3kJ/molの発熱で、塩化ナトリウムは約−3.88kJ/molの吸熱である。さらに吸湿性が高く、低温でも速く効く(速効性)。一方、塩化ナトリウムは効き始めは遅いが持続性が高い傾向があり、一般の寒冷地では利用しやすいとされる[4]。

数字で見ると差は大きい。薬剤1kgが15分でとかす氷の量は、−3℃で塩化カルシウム2.6kg・塩化ナトリウム1.8kg(約1.4倍)、−12℃で1.7kg対0.5kg(約3.4倍)、−15℃で1.3kg対0.1kg(13倍)と、気温が下がるほど開く[4]。ただし超過時間(長時間)で見ると、−3〜−7℃では塩化ナトリウムのほうが多くとかす。また、これは1kgあたりの実験値であり、現場の効果そのものではない。

長野県の資料は、吸湿性が強いほど速効性があるが持続が短く、路面にぬめりが出やすい、と補っている[5]。結局、速さ・長持ち・低温・価格の4つが同時に最高になる薬はなく、気温と状況で選ぶことになる。では、道路以外ではどうか。

3. くうこうでは、どんな くすりを まくの?

3. 空港の滑走路には、別の薬が指定される

3. 滑走路用の有機塩:AMS規格と、無機塩・有機塩のトレードオフ

あきたけんが くうこうの かっそうろ(ひこうきが はしる ところ)の ために くすりを かう とき、「ぎさんけいの ナトリウム」と きめて います[6]。ふつうの しおとは、べつの なかまです。

しょうさいには、「AMSを とった ものか、おなじ しけんを うけた もの」と あります。どうろの しおは、てつを さびさせる ことが あるからです[1]。

ぎさんけいの くすりは、ながく きいて、かんきょうに やさしいと いわれます。そのかわり、ざいりょうの ねだんが たかい のです[1]。

仕様書に書かれた「ギ酸系」

秋田県の空港滑走路用の調達仕様書には、粒状のギ酸系ナトリウム(約6.0mm以下)と書かれ、AMS(航空宇宙材料規格)の取得か、同等の試験を受けたものとされています[6]。航空機の材料に使う規格に合う、またはそれと同等の試験を受けた薬を指定している、ということです。これは秋田空港の例で、全国の空港が同じとは限りません。

無機塩と有機塩の損得

北海道開発技術センターなどの資料は、薬を大きく2つに分けます。塩化物などの無機塩と、ギ酸や酢酸の化合物の有機塩です[1]。日本の無機塩は価格の面で、輸入の天日塩(海水を天日で乾かした塩)がよく使われます。

有機塩は資料の表現で「環境にやさしく」、持続が長いとされ、作業費は安くなりますが、化学工場でつくるので材料費が高い、とされます。無機塩は、鋼材の腐食や土壌の固化など、いろいろな影響を与えうると書かれています[1]。

混ぜる手もあります。無機塩に有機塩を25%以上混ぜると、金属の腐食が約75%減るそうです[1]。では、塩のまわりへの影響は、いつ気づかれたのでしょうか。

秋田県の「空港滑走路用凍結防止剤」の仕様書は、品名をギ酸系ナトリウム、形状を粒状(約6.0mm以下)とし、AMS取得または同等の試験を受けたものと指定している[6]。AMSは航空宇宙材料規格で、仕様書は、この規格を取得したか同等の試験を受けた薬剤を指定している。秋田空港の一例であり、全国一律とはいえない。

北海道開発技術センターなどの資料は、防氷剤を無機塩(塩化ナトリウム・塩化カルシウムが一般的)、有機塩(ギ酸または酢酸とナトリウム・カリウム等の化合物)、その混合物に分ける。国内の無機塩系は価格の面から輸入の天日塩、海外では岩塩が多い[1]。

損得は次のとおり。有機塩(カルボン酸塩)は資料の表現で「環境にやさしく」、持続が長いとされて作業費は安いが、化学工場で作るため材料費は高い。無機塩は鋼材の腐食や土壌の固化など環境への影響がありうる[1]。ただし「環境にやさしい」は全く無害の意味ではない。その中間として、無機塩に有機塩を25%以上混ぜると金属腐食が約75%減るという試験結果がある。

では、塩が環境に与える影響は、どのような経緯で明らかになってきたのか。

4. しおで みちの きが いたむ ことが わかった

4. 夏のほこり止めの塩化カルシウムで、道ぎわの木が傷んだ

4. 1944年の報告:凍結防止ではなく、ほこり止めの塩化カルシウム

みちの そばの きが、しおで いたむ ことが あります。さいしょの ほうこくは、1944ねんの アメリカでした[5]。

おどろくのは、その ときの しおが、ふゆの こおりの ためでは なかった ことです。なつに、でこぼこ みちの ほこりを おさえる ために まかれた えんかカルシウムでした[5]。

しおが からだの なかに はいりすぎると、はっぱや ねの さいぼうが いたみます。くるまが まきあげた しお みずが、えだに つく ことも あります。

最初の報告は夏の道だった

道ぎわの木が塩化カルシウムで傷んだという報告は、1944年にアメリカで初めて出ました。そのとき塩化カルシウムは、凍結防止ではなく、夏に舗装されていない道のほこりを抑えるためにまかれたものでした[5]。凍結防止剤による街路樹の被害の発表は、1959年です。

傷む仕組みと、代わりの薬

原因は、植物の体に塩分が入りすぎて細胞が傷むことです。根から吸い上げる場合と、車が巻き上げた塩分を含む霧が枝や葉につく場合があります。塩化カルシウムだけが悪者なのではなく、塩化ナトリウムを含む塩分全体の量が問題です[5]。

代わりに、酢酸カルシウムマグネシウム(CMA)という薬があります。非腐食性で樹木に無害とされ、塩化カルシウムより持続は長い一方、速効性は劣り、価格は約6倍でした(1994年当時の資料)[5]。「害が少ない」と「安い」は両立しにくいようです。

長野県林業総合センターの技術情報(1994年)によれば、道ぎわの樹木が塩化カルシウムで被害を受けた最初の報告は1944年のアメリカで、その塩化カルシウムは凍結防止剤ではなく、夏の無舗装道路のほこり緩和剤として散布されたものだった。凍結防止剤による街路樹被害の発表は1959年とされる[5]。

被害の機構は、植物体内への塩分の過剰な取り込みによる細胞の損傷で、根からの吸収と、車が巻き上げた塩分を含む霧の付着の2経路がある。塩化カルシウムだけが原因ではなく、塩化ナトリウムを含む塩分全般の量が問題になる。

代替として酢酸カルシウムマグネシウム(CMA)があり、非腐食性で樹木に無害と、当時の研究でされている。ただし塩化カルシウムより持続は勝るが速効性に劣り、価格は約6倍であった[5]。この「約6倍」は1994年当時のもので、今の価格ではない。害の少なさ・速さ・価格は、同時には最高にならない。

では、塩の性質を、凍結防止とは逆に使った例はあるのか。

5. ゆきを とかす しおで、ゆきを かためる?

5. スキーのコースでは、塩で雪を固めた

5. アルペン競技のコース整備:凍結防止と逆の使い方

スキーの きょうそうで、コースの ゆきを かためる ために、しおを まく ことが ありました[5]。どうろでは こおりを とかす ために、コースでは ゆきを かためる ために つかいます。

しおが ゆきの ひょうめんを すこし とかします。その みずが した の ゆきに ながれ、とける とき まわりの ねつを うばって ひやします。のこった ゆきが また こおって、かたく なります。

これは 1994ねんの しりょうに ある はなしです。おなじ しおでも、ねらいが ちがえば、つかい かたも ちがいます。

とかして、冷やして、固める

アルペン競技などで、コースの雪を固めるために、食塩や塩化カルシウムをまくことがあると、長野県の資料は紹介しています。路面の凍結防止とは全く逆の使い方です[5]。

仕組みはこうです。塩類が雪の表面をとかし、その水が下の雪へ流れます。とけるときの吸熱で周りが冷え、残った雪が再び凍って固まります。これは1994年の資料の記述で、同じ資料に「現在は使われなくなっているようです」とあるため、今も行われているとは言えません。

塩は、氷を「とかす」薬ではなく、氷と水のバランスを動かす薬、と見ると、道路でもコースでも同じ原理だと分かります。

長野県の資料は、アルペン競技などでコース上の雪を固めるために食塩や塩化カルシウムを撒くことがあり、路面の凍結防止と全く逆の作用だと述べる[5]。機構は、塩類が雪の表面を融かし、その水が下層へ流れ、融解の吸熱で周囲が冷え、残った雪が再凍結して固まる、という段階として説明されている。

ただし同資料は1994年時点の記述で、「現在は使われなくなっているようです」ともある。したがって、今も同じ方法が行われているとは書けない。

道路では水を氷にしないために、コースでは雪を氷のように固めるために、同じ塩類が使われた。薬の「性質」は同じでも、「どちらに傾けたいか」で役割が反転する。これまでの4章をまとめると、薬の選び方は目的と条件で決まる。では、読者が自分で確かめられる道すじはあるか。

6. じぶんの まちの さむさで、えらんで みよう

6. 自分の町の最低気温で、薬を選んでみる

6. 最低気温と使用目安を重ねて、検算する

おうちの 人と、じぶんの まちの ふゆの いちばん さむい ひの きおんを しらべて みましょう。きしょうちょうの ホームページで、かこの きおんが 見られます。

しらべた きおんが、-8℃より あたたかければ、ふつうの しおが よく きく めやすです。-15℃くらいまで さがるなら、えんかカルシウムも かんがえます[5]。ほかに、はやさや ながもち、ねだんも かんけい します。

どうろの おじさんたちが、なぜ その くすりを えらぶのか、すこし わかる はずです。

今日できること

気象庁のホームページの過去の気象データで、住んでいる町の冬の最低気温を調べます。その値を、この記事の目安(食塩約−8℃、塩化マグネシウム約−13℃、塩化カルシウム約−15℃)と並べます。目安は1994年の資料の読み取りで、あくまで考える材料です[5]。

その町では、どの薬が合いそうでしょうか。速さと長持ちのどちらが大事か、近くに街路樹や空港があるかも、あわせて考えてみてください。

公式情報にあたるなら

道路で実際にどの薬を使っているかは、国道・県道・市道の管理者が、散布の発表や仕様書で示していることがあります。この記事の出典欄の資料にも、その例があります。

気象庁の過去の気象データから、居住地の冬の日最低気温を調べ、本稿の目安(塩化ナトリウム約−8℃、塩化マグネシウム約−13℃、塩化カルシウム約−15℃)と重ねると、薬剤選択の筋道を自分で検算できる。目安は1994年の資料から符号の崩れた表を解釈したものなので、結論でなく考える材料として使う[5]。

例えば最低気温が−5℃前後の地域なら、持続が長く安価な塩化ナトリウムで足りる計算になる。最低気温が−15℃前後まで下がる地域では、塩化カルシウムを選ぶ理由が出てくる。共融点(約−51℃)は実用上の使用温度を示さないため、この数字だけでは適否を判断できない。速効性と持続性、価格、樹木や金属への影響が加わるので、気温だけでは決まらない。

原典にあたるなら、FHWAのAnti-Icing資料(英語)が共融点と使用温度の根拠を示す[3]。国総研の資料は実験値の表を、北海道開発技術センターなどの資料は無機塩・有機塩の比較を載せている。市販の融雪剤の成分や、道路での使用割合は、本稿の出典では扱っていないため、製造元や道路管理者の公表資料で確かめてほしい。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文は、ここにある資料の内容を、自分の言葉で言いかえたものです。数字や名称は、資料の発行年によって細部が異なることがあります。

  1. 防氷剤の特性(北海道開発技術センター等) https://www.hkd.mlit.go.jp/ky/ki/chousei/PDF/07S1K.pdf (防氷剤の呼び名・種類・無機塩と有機塩の比較)
  2. 北陸地方整備局 長岡国道事務所 記者発表(2024年11月7日) https://www.hrr.mlit.go.jp/press/2024/11/241107chokoku.pdf (国道17号の凍結防止剤が塩化ナトリウムであること)
  3. 米国連邦道路庁(FHWA) Anti-Icing 資料 https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/safety/95202/005.cfm (3種の塩の共融点)
  4. 国土技術政策総合研究所 凍結防止のメカニズム(2005除雪・防雪ハンドブック引用) https://www.nilim.go.jp/lab/bcg/siryou/tnn/tnn0412pdf/ks0412007.pdf (溶解熱・速効性と持続性・1kgあたりの融氷量)
  5. 長野県林業総合センター 技術情報No.88(1994年12月) https://www.pref.nagano.lg.jp/ringyosogo/seika/gijyutsu/documents/088-2.pdf (使用温度の目安・コースでの使い方・樹木への影響・CMA)
  6. 秋田県 空港滑走路用凍結防止剤 仕様書 https://www.pref.akita.lg.jp/uploads/public/archive_0000091677_00/3_仕様書.pdf (滑走路用のギ酸系ナトリウムとAMS)

なおした ところ

更新履歴

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