アスファルト
(土瀝?
[1]
、
英
:
asphalt
、
中
:
柏油
)とは、
原油
に含まれる
炭化水素
類の中で最も重質のものである。
日本語
では
土瀝?
(どれきせい)や
地瀝?
(ちれきせい、じれきせい
[2]
)とも呼ばれる
[3]
。
?要
[
編集
]
アスファルトは
瀝?
材料の一つで、色は?か暗褐色をしており、?度の高低によって液?から固?、固?から液?の?態に?化する性質があり、
道路
の
??
や
防水
?などに使われる
。
アスファルトは、天然に産出される天然アスファルトと、石油からつくられる石油アスファルトがあり、現在使われているものは石油アスファルトがほとんどで、天然のものはごく少なくなっている
。
減?蒸留?置
で作られた減??油はそのまま製品アスファルトとなり、ストレ?ト?アスファルト
[5]
と呼ばれる
[
要出典
]
。
ストレ?ト?アスファルトの性?を改善するため、溶?抽出
[6]
(溶??瀝
[7]
)や空?酸化
[8]
(ブロ?ン?アスファルト製造)などの?理を行うこともある。
粘度
の高い
液?
(
ピッチ
)であり、
常?
ではほとんど流動しないものが多い。ただし、常?で使用できるようにストレ?ト?アスファルトを
?油
や
?油
で希?混合させたカットバック?アスファルト
[9]
もあるが、
日本
では
統計
上ストレ?ト?アスファルトに含まれている
[
要出典
]
。
なお、日本や
アメリカ合衆?
等では石油を精製して採れた減?重質油をアスファルトと呼ぶのに?し、
ヨ?ロッパ
では
ビチュ?メン
(Bitumen =
??/瀝?
)と呼び、このビチュ?メンに
骨材
や
砂
などを混合したものをアスファルト(日本では
アスファルト混合物
または
アスファルト合材
)と呼んでいる。したがって、ヨ?ロッパの技術
論文
を?む際には注意が必要となる。なぜこのように呼?が違ったのか不明であるが、おそらくは、アスファルトの種類が?えたことが原因ではないかと考えられる
[
要出典
]
。
トリニダ?ド?トバゴ
では純度の高いアスファルトが天然で噴出し、湖を形成するという稀なケ?スが見受けられる。これは、地中の原油から揮?成分が蒸?し、アスファルト分のみが?ったものと考えられる。→(
ピッチ湖
)
[
要出典
]
?史
[
編集
]
天然のアスファルトは
瀝?
(ビチュ?メン)と呼ばれ、古代から使用されてきた事がわかっている。紀元前3800年頃の古代メソポタミアで天然アスファルトが
接着?
として用いられており
、紀元前3000年頃の
古代エジプト
では、
ミイラ
の
防腐?
としても使用された
[10]
。
?約聖書
の『
創世記
』では、
バベルの塔
の
建設
のためレンガの接着?として、また
ノアの箱舟
の防腐?として天然アスファルトが使用されたとの記述がある
[12]
。アスファルトという
?語
が
英語
に現れたのは
原油
の利用が一般的になり始めた
18世紀
に至ってからである。このため、
英語
においても
ギリシア語
の
ασφαλτο?
(asphaltos)からの
外?語
であった。a(しない)とsphalt(落とす)という意味がある。
日本
では
?文時代
後期後半から晩期にかけて、
日本海
側の
秋田?
や
山形?
、
新潟?
などで産出した天然アスファルトを熱して
石鏃
(せきぞく:石の矢じり)や骨?(こつせん:骨のモリ)など
漁具
の接着、?文後期の秋田?
?手市
?
八木遺跡
の事例として
網漁
に用いる
石錘
と
漁網
の接着
[13]
、破損した
土器
や
土偶
の補修、
漆器
の下塗りなどに利用された。産出地のほか
北海道
渡島半島
や
?東地方
でもアスファルトの付着した遺物が出土し、
?曜石
や
ヒスイ
などとともに?文時代の交易を示す史料になっている。これらは明治期に
佐藤??
による
東京大?
人類??室の資料調査において?見され、佐藤初太?によってアスファルトである事が確認された。藤森峯三は秋田?
昭和町
(現
潟上市
昭和)において?文時代のアスファルト産出地を確認し、現在では原産地を特定する技術により、?域に流通していたことが判明している
[14]
。
『
日本書紀
』には、
668年
に「燃える水」と「燃える土」が
越の?
から
天智天皇
に?上されたとの記?があり、燃える水が石油で、燃える土が天然アスファルトであると考えられている
。
日本で初めてアスファルト??が施されたのは
長崎?
長崎市
の
グラバ?園
?の?道であるといわれているが、成分分析が行われていないため定かではない(輸入品で??されたもよう)。したがって、一般的には
明治11年
(1878年)、東京の
神田川
にかかる
昌平橋
に??されたのが最初であるとされている
。使用されたのは秋田?の豊川(現在の
潟上市
、後に
油田
?
天然ガス
田として開?される)からはるばる運ばれた天然アスファルト200俵であった
[15]
。
石油産業
や自動車の普及とともに、アスファルトの需要も?化するようになると、日本の他、先進諸?で道路??用に石油アスファルトが使用されるようになった
。
用途
[
編集
]
アスファルトは、低?では固?、高?では液?になるという性?を持つ
。この性質を活かして、道路??用の骨材の接着?として多く用いられているほか、油分でできている特長を活かして燃料や原料、防水材、防腐?、熱可塑材、電?絶?材、?熱材、高?空用シ?リング材、衝?吸?材、潤滑?、顔料としても利用されている
。道路??用に使われる以外のアスファルトのことを、
工業用アスファルト
と呼んでいる
。アスファルトの使用量は、??用と防水用で約80%を占めている
。
- 乳?
- 道路
??
の表層(及び基層)を施工する際、防水?果を得たり、合材との接着をよくするためにまかれる褐色の液?。また??の?ぎ目にも隙間からの破損等を防ぐために流し?まれる。水とアスファルトを界面活性?を使って混合させたもので、水分が蒸?すると?色になりアスファルト分だけが?る。基層を構築したあと、表層を施工する前に基層表面に一?に散布されるものを
タックコ?ト
、アスファルト混合物を敷設する前に路盤表面に均一に散布されるものを
プライムコ?ト
、?ぎ目に流し?まれるものを
シ?ルコ?ト
と呼ぶ。
- 道路??材
- アスファルトを結合材として、
骨材
(砂利や砂、一部
融解スラグ
等)や
フィラ?
を混合した
アスファルトコンクリ?ト
を
??
に用いる。
- アスコン
(アスファルトコンクリ?トの略)、
合材
(アスファルト混合材料の略)などと呼ばれる。
- 防水用アスファルト
- 建築分野では、
?筋コンクリ?ト構造
の建物に多い
陸屋根
や、住宅屋根の下地防水工事で用いられるシ?ト?のアスファルト系防水材に用いられる
。?維を原料とした
不織布
?布?紙などにアスファルトを浸透させてシ?ト?にした
アスファルトル?フィング
は、建物?への雨水の浸入を防ぐことを目的に屋上や住宅屋根の下葺材、壁面?浴室の防水材に使われる
。アスファルトを塗布した板?の芯材の?面に?物質粉粒や彩色砂粒をまぶして貼り合わせた
アスファルトシングルス
は、木造建築の屋根下葺材のほか、釘に加えて接着?による施工ができることからコンクリ?ト下地や耐火性ボ?ドなどの屋根防水としても使用されている
。
- 土木分野では、地下?、共同溝などの地下構造物の防水、道路橋床版の防水、水利構造物で用いられる
。地下コンクリ?ト構造物では、雨水や地下水が構造物?部へ漏水することを防止するため、合成?維不織布?プラスチックメッシュを芯材に改質アスファルトを含浸したシ?ト?のアスファルト系防水材を、構造物の全面的に貼り付ける工法で用いられている
。道路橋においても、床版にシ?ト系や塗膜系のアスファルト防水材が用いられており、鋼床版では主にグ?スアスファルト??
[注? 1]
が防水兼基層として採用されている
。水利構造物では、フィルダムなどの表面遮水壁??部遮水壁に水工用の加熱アスファルト混合物が用いられ、貯水池や水路の漏水防止層(ライニング)には板?に形成したアスファルト混合物やシ?ト?のアスファルト系防水材、加熱溶解したブロ?ンアスファルトを散布するなどの工法で用いられる
。
- 燃?用アスファルト
- コストの安さから
火力?電所
(
富士石油
袖ケ浦製油所、
JXTGエネルギ?
大阪製油所など)の燃料として用いられる
[21]
。化成品メ?カ?の
C重油
の代替品として燃料として使用される。
- その他の工業用アスファルト
- ブロ?ンアスファルトをクラフト紙などの紙で?み?んだ防?紙(タ?ポリン紙)、産油地や産炭地の
パイプライン
に使われる
鋼管
の防?塗料、建築用や
自動車
用の制振?防音材の原料、
家電
製品などの電?絶?材料、建物の軟弱地盤沈下?策として地下杭の表面摩擦抵抗を高めるための塗布?、
シャ?プペンシル
の芯や
コ?クス
製造のときに用いる結合材(バインダ?)、オフィスの床などに敷かれている
タイルカ?ペット
の裏貼材、?棄物の固化?、
電極
用の炭素材料などにも使われる
。
構造と成分
[
編集
]
ストレ?トアスファルトの化?組成は、
アスファルテン
と
マルテン
に大別される
。有機媒?である
ノルマルペンタン
に溶けるかどうかで分類しており、アスファルテンは溶けない成分である
。アスファルテンと呼ばれる高分子炭化水素が、マルテンと呼ばれる多環の
炭化水素
の油や
レジン
の中に
コロイド
?に分散している。アスファルテンとは、
ヘキサン
などの?質の炭化水素に溶けない成分で縮合環の
芳香族炭化水素
が架橋結合して出?た高分子化合物である。マルテンはレジンと油に分けられ
、レジンと油分は?質の炭化水素に溶ける成分である。レジンは比較的融点が高い樹脂?物質で、マルテンのうち、特にレジンが接着性や可塑性を?えて、アスファルトの塑性?形性を左右している
。
- 油分
- 飽和 -
パラフィン
、
ナフテン
(分子量:300 - 2,000)
- 芳香族 - 芳香族 (500 - 2,000)
- レジン - 縮合多環芳香族 (500 - 50,000)
- アスファルテン - 縮合多環芳香族の層?構造 (1,000 - 100,000)
分類
[
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]
アスファルトは、大別すると天然アスファルトと石油アスファルトの2種類に分類される
。
天然アスファルト
[
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]
天然アスファルトは、自然界で産出される
瀝?
の代表的な材料物質である
。種類には、次のようなものがある。
- レイクアスファルト:地下から湧き出して湖のようになったもの
。
- ロックアスファルト:石灰岩や砂岩のような岩石にしみ?んだもの
。
- オイルサンド:砂にしみ?んだもの
。
- アスファルトタイト:岩石にしみ?んだ石油が熱?成を受けてできたもの
。
レイクアスファルトの産出地として有名なものは、トリニダ?ド?トバゴの
ピッチ湖
(アスファルトの湖)が知られている
。オイルサンドの産地では、
カナダ
?
アルバ?タ州
にあるアサバスカ地域が有名で大規模な露天掘りが行われている
。アスファルトタイトでは、
アメリカ合衆?
?
ユタ州
の
ユインタ盆地
で産出されるユインタ石があり、ギルソナイトという品名で?ワニス塗料の素材として用いられている
。
石油アスファルト
[
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]
石油アスファルトは、原油を精製して石油製品を製造する過程で最後に?った?油で出?ている。石油アスファルトを大別すると、
ストレ?トアスファルト
と
ブロ?ンアスファルト
に大別される。ストレ?トアスファルトは、原油中のアスファルト成分が?化しないように製造されたものである
。性?は、伸び?付着性?感?性が大きく、軟化点が低い特?があり、主に道路などの??に使用されている
。ブロ?ンアスファルトは、製造中に空?を吹き?んで酸化させたものである
。性?は、伸び?付着性?感?性が小さく、軟化点が高い特?があり、主に目地や防水用に使われている
。
製造過程は、原油を常?蒸留することで
LPG
、
ナフサ
、
ガソリン
、
?油
、
?油
が留出され、?った常?重質油からさらに加熱して減?蒸留することで、
重油
、
潤滑油
が生成される
。そして最後に?った減?重質油(減??油)がストレ?トアスファルトになる
。減?重質油から溶??瀝??置、二次減??留?置、ブロ?イング?置を通すと、?瀝?アスファルト、ストレ?トアスファルト、セミプレ?ン?アスファルト、ブロ?ン?アスファルトなどが生成される
。ブロ?ンアスファルトは、200 - 300℃の高?下で減?重質油にブロ?イング(空?を吹き?む)することによって酸化させて抽出したものである
。
アスファルトの性質は、原油産地や石油精製方法によって異なる。使用目的に適したアスファルトを選別するために、さまざまな性質について試?が行われている
。
- 針入度
- アスファルトの堅さを表す尺度。25℃のアスファルトの表面に、100gの重りをつけた規定の針を5秒間貫入させたときの貫入量を、0.1 mmあたり1?位で表したもの
。
- 軟化点
- 軟らかくなりやすさを表す尺度で、?度上昇とともにアスファルトがある程度軟らかくなる時の?度。規定寸法のアスファルト供試?の上に鋼球を載せて、周??度を一定速度で高めたときに、アスファルトが軟化して鋼球が1インチ(25.4 mm)沈み?んだ時の?度を測定する
。
- 伸度
- アスファルトの伸びやすさを表す尺度。規定寸法のアスファルト供試?を、所定?度の水中で一定速度で引き延ばしていき、破?したときの伸び長さをcm?位で表す
。
- 引火点
- アスファルトの引火しやすさを表す尺度。規定量入ったアスファルト容器を一定割合で加熱したとき、アスファルト表面から?生した蒸?に引火する時の?度を℃?位で表す
。
- 粘度
- アスファルトの粘りの度合いを表す尺度。高?(120 - 200℃)?態の粘度や、60℃での粘度を求める場合がある。アスファルトが規定の毛細管を流れるのに要する時間を計測できる計器を通して求められる
。
- タフネス?テナシティ
- アスファルトが骨材を把握する?さを表す尺度(タフネス)と、大きな?形に?するアスファルトの抵抗の大きさ(テナシティ)を表す尺度。アスファルト表面に規定サイズの半鋼球を埋め?んで一定速度で引き?いたときに得られる、引?力と?位量の?係を曲線?で表したもの。改質アスファルトの品質?査で用いられる
。
改質方法などの違いによる分類
[
編集
]
ストレ?トアスファルト
[
編集
]
ストレ?ト?アスファルト(straight asphalt)は、減?蒸留?置からの分留された減??油をそのまま使用したもの
。アスファルトのほとんどを占める(1995年で96%)。
- JIS規格では、針入度0 - 300の範?で10段階に分類されている
。そのうち、道路??用石油アスファルトとしてよく用いられるのは、針入度40 - 60(一般地域で交通量が多いところ)、60 - 80(一般地域)、80 - 100(寒冷地域)、100 - 120(寒冷地域で低?度ひび割れの懸念があるところ)の4種類に使用される
。
ブロ?ンアスファルト
[
編集
]
ブロ?ン?アスファルト(blown asphalt)は、?質の減??油もしくは重質減??油に減?留出油、潤滑油留分等を配合したものを原料に高?の空?を吹き?み軟化点を高くしたもの
。感?性にも優れ、耐候性と耐水性が高い。屋根や建築材料の防水、道路用の目地や電?絶?用の材料に使用される
。
改質アスファルト
[
編集
]
改質アスファルトは、??道路の流動?わだち?ひび割れなどの破損を防ぐために、ストレ?トアスファルトを改質して、耐久性や接着性などの特性を高めたアスファルトである
。ゴム、ポリマ?
[注? 2]
など高分子材料を改質材として、??あるいは?用して混合してできる
ポリマ?改質アスファルト
、あるいは比較的低い?度下で空?を吹き?むこと(ブロ?イング)によってつくられる
セミブロ?ンアスファルト
がある
。
ポリマ?改質アスファルトは、添加物を加えて改質したアスファルトで、性質が異なるI型?II型?III型?H型の4種類がある。I型からIII型、H型に行くに?って、主に軟化点とタフネスが向上されており、これらは
アスファルト混合物
の塑性?形や摩耗に?する抵抗性の改善につながっている
。I型?II型?III型はポリマ?の添加量の違いで?分されていて、密粒度?細粒度?細粒度などの混合物に用いられている。III型の中には、耐水性を向上させたIII型-W、耐水性とたわみ性を向上させたIII型-WFがあり、前者はコンクリ?ト床版の橋面??用、後者は鋼床版の橋面??用で使用されている
。H型は、ポリマ?添加量が多く、ポ?ラスアスファルト混合物に用いられる高?性の改質アスファルトであり、中でもH型-Fは寒冷地用にたわみ性を向上させたものである
。
改質?として用いられる添加物には、次のようなものがある。
- ゴム
(スチレン?ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム) - 改質アスファルトI型とII型の主流
- 熱可塑性
エラストマ?
(スチレン?イソブチレン?スチレンブロック共重合?、スチレン?ブタジエンブロック共重合?、スチレン?エチレン?ブテン共重合?) - 改質アスファルトのほとんどに使用
- 熱可塑性樹脂(エチレン、酢酸ビニル共重合?、エチレン?エチルアクリレ?ト共重合?、ポリエチレン、ポリプロピレン) - 耐流動用材料
セミブロ?ンアスファルトは、感?性を改善して60℃における粘度をストレ?トアスファルトよりも大きくした改質アスファルトで、耐流動性に優れる特性を持っている
。わだち掘れ?策用に、社?法人日本アスファルト協?によって開?された。大型車の交通量が多い交通路線で用いられる
。
道路??の施工法による分類
[
編集
]
道路??の施工法の違いによってアスファルトと骨材の混合方法が?わり、以下に分類される。
加熱アスファルト混合物
[
編集
]
最も一般に使用されているアスファルト混合物で、「アスファルト?プラント」と呼ばれる加熱?置?でアスファルトと骨材を加熱?混合して熱いうちに輸送及び施工を行い、冷えれば道路としての?度が得られるもの。
- アスファルト溶解?度:140 - 150℃
- 骨材加熱?度:130 - 190℃
- 混合時間:45 - 60秒
- 混合物の?度:145 - 175℃
アスファルト乳?
[
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]
アスファルト乳?は、アスファルトと水に
乳化?
を混ぜてアスファルト微粒子を水中に分散(乳化)させ、含まれている水分が蒸?することでアスファルトとしての粘度性能を?揮する液?材料のこと
。ストレ?トアスファルトやブロ?ンアスファルトは常?では半固形物質であるが、アスファルト乳?は常?においてもアスファルトの粘度を低下させて液?にしたものである
。骨材同士の接着?として、また他の構造物とアスファルト混合物の付着を良くする役割で利用され、道路??の施工において路盤表面散布(プライムコ?ト)、アスファルト混合物層と他の構造物間の散布(タックコ?ト)に用いられる
。乳化させる材料によって、水中にあるアスファルト粒子の表面の電荷が異なり、電荷の違いによりカチオン系(正電荷)、アニオン系(負電荷)、ノニオン系(?電なし)に分けられる
。カチオン系は、接着性に優れることから道路??によく用いられており
、日本で道路用に使用されているアスファルト乳?のほとんどがカチオン系で、アニオン系乳?が使われることは少ない
。ノニオン系乳?は、セメント?アスファルト乳?安定?理混合用として、?設アスファルト??を修繕する際、その場で??を粉?して?設の路盤材とともに混合し、路盤を再構築する路上再生工法に使用される
。
乳化?は以下のものが使われる。
- カチオン系:牛脂やヤシ油の脂肪酸誘導?のアミンの?酸または酢酸? pH2 - 5
- アニオン系:高級アルコ?ル硫酸? pH12 - 13
- ノニオン系
:アルキル基(ノニルフェニルなど)に
エチレンオキサイド
を付加したもの。中性付近となる。
アスファルト乳?の種類は、使用法や乳化?の種類でPK、MK、MNの記?で表されており、Pは表面に散布してしみ?ませる浸透式、Mが骨材と混合して使用する混合式を?分で表し、Kはカチオン系、Nはノニオン系を意味している
。また、浸透性を向上させてプライムコ?トに用いる高浸透性アスファルト乳?や、アスファルト分を多くした高濃度アスファルト乳?もある
。これ以外に、アスファルトの性質を改質したものがあり、改質アスファルト乳?と呼んでいる
。改質アスファルト乳?の種類では、接着性の改善を目的に天然ゴムや合成ゴムを混入したゴム入りアスファルト乳?(記?:PKR)と、骨材?水?セメントなどと混合したスラリ??混合物を?設の路面に薄敷するマイクロサ?フェシングで用いる速硬化型の改質アスファルト乳?(記?:MS)がある
。
カットバック?アスファルト
[
編集
]
アスファルトと溶?を混合して骨材と常?で混合する。道路作業後、溶?が?化することで?度が得られる。大?汚染防止や危?防止のためにこれが使用されることは少ない
[28]
。
語源
[
編集
]
- イングランドの言語: Asphalt
- フランスの言語: Asphalte
- ラテンの言語: Asphalton, asphaltum
- ギリシアの言語: Asphalton, asphaltos (?σφαλτο?)
脚注
[
編集
]
注?
[
編集
]
- ^
粗骨材?細骨材?フィラ?と石油アスファルトにトリニダ?ドレイクアスファルトまたは改質?を混合したアスファルトを使用したグ?スアスファルト混合物による??で、高?時に流し?み施工できるほど流動性が高く、不透水性とたわみ性に富むという特長がある
。
- ^
熱可塑性エラストマ?や熱可塑性樹脂など。
出典
[
編集
]
- ^
落合直文
「あすふあると」『言泉:日本大?典』 第一、
芳賀矢一
改修、
大倉書店
、1921年、67頁。
- ^
松村明
編「じれきせい」『
大?林 4.0
』
三省堂
、2019年。
- ^
松村明
編「アスファルト」『
大?林 4.0
』
三省堂
、2019年。
- ^
“
ストレ?トアスファルト
”.
weblio
.
2019年5月12日
??。
- ^
“
溶?抽出(法)
”. weblio.
2019年5月12日
??。
- ^
“
溶??れき法
”. Weblio.
2019年5月12日
??。
- ^
“
空?酸化
”.
コトバンク
.
2019年5月12日
??。
- ^
“
カットバックアスファルト
”. weblio.
2019年5月12日
??。
- ^
アスファルト利用の?史,日本アスファルト協?
- ^
創世記11章3節
- ^
田井中洋介「石錘による網漁」『?文時代の考古?5 なりわい 食料生産の技術』(同成社、2007年)、pp.159 - 160
- ^
“アスファルトの?史 浮上する謎も”
.
NHK
. (2013年11月8日).
オリジナル
の2013年11月9日時点におけるア?カイブ。
.
https://web.archive.org/web/20131109050151/http://www3.nhk.or.jp/news/html/20131108/k10015891731000.html
2013年11月8日
??。
- ^
佐?木榮一「天然アスファルトの道◇秋田?豊川でかつて採掘 油田の?史?える◇」
『日本??新聞』朝刊2018年4月3日(文化面)
- ^
“
大阪製油所の精製停止へ JXTG、?電事業に?換
”. 共同通信 (2019年7月23日).
2019年7月23日
??。
- ^
小西誠一著 『石油のおはなし』 日本規格協? 第1版第1刷
ISBN 4-542-90229-3
?考文?
[
編集
]
?連項目
[
編集
]
外部リンク
[
編集
]