(57)【要約】【課題】アスファルト混合物の分離方法として、アスファルトの骨材からの除去率が高く、分離された骨材とアスファルトが共に再利用できる方法を提供する。【解決手段】アスファルト混合物２と水３を密閉容器１に入れて、容器内の温度を３００℃以上、圧力を２０ＭＰａ以上にすることで、亜臨界状態または超臨界状態の水とアスファルト混合物を反応させた後に、密閉容器１の上部から段階的に冷却することにより、アスファルト混合物を骨材とアスファルトとに分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスファルトと骨材との混合物であるアスファルト混合物と水を密閉容器に入れて、容器内の温度を３００℃以上、圧力を２０ＭＰａ以上にすることで、亜臨界状態または超臨界状態の水とアスファルト混合物を反応させた後に、冷却することにより、アスファルト混合物を骨材とアスファルトとに分離することを特徴とするアスファルト混合物の分離方法。
【請求項２】
前記冷却を前記容器の上部から段階的に行うことを特徴とする請求項１記載のアスファルト混合物の分離方法。
【請求項３】
内部の温度を３００℃以上に、圧力を２０ＭＰａ以上に保持でき、内部の温度を検出できるように構成された密閉容器と、この容器を段階的に昇降する昇降装置と、この容器を上側から入れて加熱する加熱装置と、前記容器の冷却装置と、を備えたことを特徴とするアスファルト混合物の分離装置。
【請求項４】
前記容器の蓋の内側に、冷却時にアスファルトを付着させる部材を有することを特徴とする請求項３記載のアスファルト混合物の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アスファルト混合物を骨材とアスファルトとに分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路舗装で使用されるアスファルト混合物は、品質管理上、骨材（砂利や砂）の粒度分布を測定することが義務づけられている。この測定のために、アスファルト混合物を骨材とアスファルトに分離する必要がある。この分離方法として、従来は、アスファルト混合物を溶媒に接触させて、アスファルトを溶媒中に移行させる方法（抽出法）が採用されている。溶媒として以前は１，１，１−トリクロロエタンが用いられていたが、人体や環境に対する安全性への配慮から、最近では柑橘系溶剤が使用されている。しかし、柑橘系溶剤では、アスファルトの種類によっては、良好な抽出結果が得られない場合がある。
そのため、本件の発明者等は、温度が３００〜４５０℃、圧力が３０〜４５ＭＰａである高温高圧状態の水に、アスファルト混合物を接触させて反応させることで、アスファルトが付着している骨材からアスファルトを除去する研究を行ってきた（下記の非特許文献１および２を参照）。
【０００３】
【非特許文献１】秋葉正一、栗谷川裕造、アスファルト混合物のバインダー除去に関する基礎研究、第２回  日本大学生産工学部  学術フロンティア・リサーチ・センター研究発表講演会  講演概要集、日本大学生産工学部生産工学研究所、平成１６年８月２０日、ｐ．１３−１４
【非特許文献２】秋葉正一、栗谷川裕造、アスファルト混合物のバインダー除去に関する基礎研究（その２）、第３回  日本大学生産工学部  学術フロンティア・リサーチ・センター研究発表講演会  講演概要集、日本大学生産工学部生産工学研究所、平成１７年３月１８日、ｐ．１１−１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記各文献に記載された方法では、アスファルトの骨材からの除去率が不十分である。また、アスファルト混合物を骨材とアスファルトとに分離して、両者を共に再利用できるようにするという点で改善の余地がある。
本発明の課題は、アスファルト混合物の分離方法として、アスファルトの骨材からの除去率が高く、分離された骨材とアスファルトが共に再利用できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、アスファルトと骨材との混合物であるアスファルト混合物と水を密閉容器に入れて、容器内の温度を３００℃以上、圧力を２０ＭＰａ以上にすることで、亜臨界状態または超臨界状態の水とアスファルト混合物を反応させた後に、冷却することにより、アスファルト混合物を骨材とアスファルトとに分離することを特徴とするアスファルト混合物の分離方法を提供する。
【０００６】
本発明の方法によれば、容器内の温度を３００℃以上、圧力を２０ＭＰａ以上にして反応させることで、アスファルトを骨材からほぼ完全に除去することができる。ストレートアスファルトの場合には、特に、温度４００℃、圧力２０ＭＰａの条件が好ましい。
本発明の方法においては、前記冷却を前記容器の上部から段階的に行うことにより、冷却後の容器内でアスファルトが水面に浮いた状態になるため、アスファルトを容易に回収できる。
なお、本発明の方法を、容器内に、冷却時にアスファルトを付着させる部材（金網など）を、この部材の面が水面の位置になるように設置して行えば、この部材の面に、冷却後に水面に浮いたアスファルトが付着するため、アスファルトの回収を更に容易にすることができる。
【０００７】
本発明はまた、内部の温度を３００℃以上に、圧力を２０ＭＰａ以上に保持でき、内部の温度を検出できるように構成された密閉容器と、この容器を段階的に昇降する昇降装置と、この容器を上側から入れて加熱する加熱装置と、前記容器の冷却装置と、を備えたことを特徴とするアスファルト混合物の分離装置を提供する。
本発明の装置によれば、本発明の方法を容易に実施することができる。
本発明の装置においては、前記容器の蓋の内側に、冷却時にアスファルトを付着させる部材を有することで、冷却後の容器内でアスファルトが前記部材に付着した状態となるため、アスファルトを容易に回収できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アスファルトを骨材からほぼ完全に除去することができ、特に、冷却を容器の上部から段階的に行うことによりアスファルトの回収が容易になるため、分離された骨材とアスファルトを共に再利用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１〜３は、この実施形態の「アスファルト混合物の分離方法」の各工程を説明する図である。
この方法では、先ず、図１（Ａ）に示すように、密閉容器１にアスファルト混合物２と水３を入れて密閉する。この密閉容器１は、ＳＵＳ３１６Ｌ製で、内容積が８８５ｃｍ3 であり、４５０℃で使用可能であり、許容圧力が４５ＭＰａである。
【００１０】
この密閉容器１は、上部にフランジ１１ａを有する円筒状の本体１１と、蓋１２と、ボルト１３からなる。本体１１のフランジ１１ａと蓋１２の外縁部にボルト穴が形成され、ここにボルト１３を締結することで、蓋１２が本体１１に固定される。この密閉容器１の内部の温度を検出するための棒状の熱電対１４が、蓋１２の中心を貫通して固定されている。蓋１２の上面には、鎖の両端を固定する一対の円環１５が固定されている。また、蓋１２の外側に、熱電対１４のケーブル１６が延びている。
【００１１】
次に、図１（Ｂ）に示すように、円環１５に鎖４１の両端を固定して、鎖４１にクレーンのフック４２を掛けて密閉容器１を吊り上げ、加熱槽５の上側まで移動した後、密閉容器１を降下させて加熱槽５内に入れる。
この加熱槽５は、耐圧硝子工業（株）製のソルトバス「ＴＳＣ−６００」であり、ヒーター５１と攪拌機５２を備え、ここでは溶融塩として硝酸カリウム５３が入っている。この加熱槽５は、ヒーター５１と攪拌機５２の稼働により、温度安定度±０．５℃で、温度を３００〜６００℃に保持できる。この加熱槽５の硝酸カリウム５３に、密閉容器１の本体１１がフランジ１１ａの部分まで浸っている状態とする。
【００１２】
次に、ヒーター５１と攪拌機５２を稼働させて加熱槽５の温度を上昇させる。これにより、密閉容器１内の温度が上昇するため、密閉容器１内の温度を熱電対１４で常時測定する。密閉容器１内の圧力は、密閉容器１内の温度と、密閉容器１の内容積と、密閉容器１に入れた水の質量（仕込み量）とで決まる。
この密閉容器１の場合は、内容積が８８５ｃｍ3 であるため、圧力と温度と水の仕込み量（ｇ）との関係は、表１に示すようになる。例えば、密閉容器１内の温度を４００℃にして圧力を３０ＭＰａにするためには、３６８．１８ｇの水を密閉容器１に入れる。
なお、表１において、温度３７５℃以上且つ圧力２５ＭＰａ以上の領域が超臨界領域であり、それ以外の領域が亜臨界領域である。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
密閉容器１内の温度が設定温度に到達したら、クレーンを稼働させて、図１（Ｃ）に示すように、フック４２および鎖４１により密閉容器１を吊り上げ、密閉容器１の一部（例えば下側の１／３程度）が硝酸カリウム５３に浸っている状態とし、所定時間（例えば１０分間）保持することにより、密閉容器１の上側部分のみを冷却する。
【００１５】
次に、クレーンを稼働させて、図２（Ａ）に示すように、フック４２および鎖４１により密閉容器１を吊り上げ、密閉容器１全体を加熱槽の外部に出して、空冷装置の送風管６から室温の空気を所定時間（例えば１０分間）吹きつけることにより、密閉容器１の上側部分を冷却する。
次に、図２（Ｂ）に示すように、密閉容器１の下にタライ等の容器７を置いて、水冷装置の送水管８から、密閉容器１の上側に向けて水を掛ける。これにより、密閉容器１の上側から順に温度が下がるように冷却する。
【００１６】
次に、密閉容器１内の温度が室温と同じになった時点で、ボルト１３を外して本体１１から蓋１２を外す。この状態で、密閉容器１内は、図３に示すように、アスファルト混合物が分離されて、骨材２１が下に沈み、アスファルト２２が水面に浮いた状態になる。
次に、水面に浮いているアスファルト２２を棒材等で回収した後に、密閉容器１の内容物を出す。密閉容器１の内容物は骨材２１と水であるため、水を乾燥させることで骨材２１が回収できる。したがって、分離された骨材２１とアスファルト２２を共に再利用することができる。
【００１７】
なお、図４に示すように、密閉容器１の中に、脚９１の付いた円板状の金網９を、金網９の面が水面に合うようにして入れると、冷却後に、この金網９にアスファルトが付着した状態となる。よって、この場合には、図１の場合よりも、アスファルトを容易に回収できる。
また、図５に示すように、密閉容器１の蓋１２として、ステンレス板をＵ字状に成形した部材１２ａを内側に固定したものを用いると、冷却後に、この部材１２ａにアスファルトが付着する。よって、この場合には、図１の場合よりも、アスファルトを容易に回収できる。
【００１８】
また、図１（Ｂ）の状態で密閉容器１内の温度が設定温度に到達した後に、図１（Ｃ）の工程を経ずに、密閉容器１の全体を加熱槽５から上昇させて一気に冷却した場合には、密閉容器１の底に骨材が沈み、アスファルトが水に融けた状態となる。この場合には、骨材の表面にアスファルトが付着しているため、骨材を溶剤で洗浄した後に、粒度測定を行う必要がある。
この実施形態において、フック４２および鎖４１と図示されないクレーンが、本発明の昇降装置に相当する。ヒーター５１と攪拌機５２を備え、溶融塩として硝酸カリウム５３が入っている加熱槽５が、本発明の加熱装置に相当する。送風管６を含む空冷装置と送水管８を含む水冷装置が、本発明の冷却装置に相当する。
【実施例】
【００１９】
実施形態に記載された方法で実際にアスファルト混合物を分離した例について以下に説明する。
先ず、下記の３種類のアスファルトと下記の骨材を下記の方法でそれぞれ混合して、試験用のアスファルト混合物No. １〜３を調合した。
＜アスファルト＞
ストレートアスファルト：昭和シェル（株）製の「ストレートアスファルト６０−８０」
改質II型アスファルト：ニチレキ（株）製の「ポリファルトＳＳ」
高粘度アスファルト：東亜道路工業（株）製の「パーミバインダー」
【００２０】
＜骨材成分＞
６号砕石：栃木県産硬質砂岩、粒径４．７５〜１３ｍｍ
７号砕石：栃木県産硬質砂岩、粒径４．７５〜２．３６ｍｍ
砕砂：栃木県産硬質砂岩、粒径０．０７５〜２．３６ｍｍ
粗目砂：茨城県産洗砂、粒径０．０７５〜２．３６ｍｍ
細目砂：茨城県産洗砂、粒径０．０７５〜２．３６ｍｍ
石粉（石灰岩微粉末）：秩父石灰工業（株）製タンカル「ＴＢ１４９」、粒径０．０７５ｍｍ以下
＜骨材の配合比＞
骨材の組成（質量比）：６号砕石３６．５％、７号砕石２２％、砕砂２６．５％、粗目砂５．５％、細目砂４％、石粉５．５％。
【００２１】
＜アスファルトと骨材の混合方法＞
骨材２８１．３６ｇと１７０℃に加熱したストレートアスファルト１６．３８ｇを、ミキサーに入れて１７０℃で混合することにより、ストレートアスファルトを５．５質量％含有するNo. １のアスファルト混合物２９７．７４ｇを得た。
骨材２８１．８９ｇと１７５℃に加熱した改質II型アスファルト１６．４１ｇを、ミキサーに入れて１７５℃で混合することにより、改質II型アスファルトを５．５質量％含有するNo. ２のアスファルト混合物２９８．３０ｇを得た。
骨材２８２．１１ｇと１７５℃に加熱した高粘度アスファルト１６．４２ｇを、ミキサーに入れて１７５℃で混合することにより、高粘度アスファルトを５．５質量％含有するNo. ３のアスファルト混合物２９８．５３ｇを得た。
【００２２】
次に、このようにして得られたNo. １〜３のアスファルト混合物を用いて、下記の方法で分離試験を行った。
先ず、得られた約３００ｇの各アスファルト混合物から１５０ｇを密閉容器１に入れた後に、純水を３６８ｇ入れて、図１（Ａ）の状態にする。この仕込み水量３６８ｇは、表１の「温度を４００℃とした時に密閉容器１内の圧力が３０ＭＰａになる」ための水の量に相当する。
【００２３】
次に、加熱槽５のスイッチを入れて、硝酸カリウム５３の温度を４５０℃まで上昇させて、この温度を保持する。この状態で、図１（Ｂ）に示すように、加熱槽５内に密閉容器１を入れ、密閉容器１内の温度が４００℃になるまで待つ。密閉容器１内の温度が４００℃になったら、図１（Ｃ）に示すように、密閉容器１を吊り上げて、密閉容器１の下側の１／３程度が硝酸カリウム５３に浸っている状態とし、密閉容器１内の温度が３５０℃となるまでこの状態を保持する。
【００２４】
次に、図２（Ａ）に示すように、密閉容器１を吊り上げ、密閉容器１全体を加熱槽の外部に出して、空冷装置の送風管６から室温の空気を吹きつけて、密閉容器１内の温度を２５０℃まで下げる。次に、図２（Ｂ）に示すように、密閉容器１の下に容器７を置いて、水冷装置の送水管８から、密閉容器１の上側に向けて水道水を掛け、約１０分で密閉容器１内の温度を室温まで下げる。
【００２５】
次に、密閉容器１内の温度が室温と同じになった時点で、ボルト１３を外して本体１１から蓋１２を外す。この状態で、No. １〜３のいずれの場合も、密閉容器１内は、図３に示すように、アスファルト混合物が分離されて、骨材２１が下に沈み、アスファルト２２が水面に浮いた状態になっていて、水は透明であった。
次に、水面に浮いているアスファルト２２を棒材で回収した後に、密閉容器１の内容物を出し、水を切って骨材２１を回収した。次に、回収した骨材を炉に入れて乾燥させた後、質量を測定した。また、分離前のアスファルト混合物の質量から、回収した骨材の質量を差し引いた値を、「アスファルトの質量」とした。
【００２６】
以上の工程を、残りの各アスファルト混合物についても行い、回収して乾燥させた骨材をそれぞれ混合した後、篩分けを行って粒度を測定した。その結果を下記の表２と図５のグラフに示す。
また、分離後の骨材の質量（２回分の合計）は、No. １で２８１．３８ｇ、No. ２で２８１．９０ｇ、No. ３で２８１．２０ｇであり、アスファルトの質量（２回分の合計）は、No. １で１６．３６ｇ、No. ２で１６．４０ｇ、No. ３で１７．３３ｇであった。その結果、分離後の「骨材＋アスファルト」に対するアスファルトの含有率は、No. １で５．４９質量％、No. ２で５．５０質量％、No. ３で５．８１質量％であった。
品質管理基準でアスファルト含有率は、設定値に対して±０．９％以内の範囲であれば合格となるが、この結果では、アスファルト混合物のアスファルト含有率５．５質量％との差が、No. １で「０．０１％」、No. ２で「０」、No. ３で「０．３１％」となっている。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
品質管理基準では、骨材の粒度が「粒径２．３ｍｍ以下で設定値の±１２％以内、粒径０．０７５ｍｍ以下で設定値の±５％以内」の範囲であれば合格となるが、表２の結果では、アスファルト混合物に配合した骨材と、分離試験後の骨材との差が、粒径２．３６ｍｍ以下で「１．４６％（No. １）、１．１５％（No. ２）、１．０６％（No. ３）」、粒径０．０７５ｍｍ以下で「１．２９％（No. １）、１．００％（No. ２）、０．６５％（No. ３）」となっている。
これらの結果から分かるように、この実施例の分離方法によれば、ストレートアスファルト、改質II型アスファルト、および高粘度アスファルトのいずれの場合でも、アスファルトを骨材からほぼ完全に除去することができるとともに、十分な精度で骨材の粒度分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の「アスファルト混合物の分離方法」の各工程を説明する図である。
【図２】実施形態の「アスファルト混合物の分離方法」の各工程を説明する図である。
【図３】実施形態の「アスファルト混合物の分離方法」により、容器内でアスファルトと骨材が分離されている状態を示す図である。
【図４】「冷却時にアスファルトを付着させる部材」として金網を密閉容器に入れた例を示す図である。
【図５】「冷却時にアスファルトを付着させる部材」を有する密閉容器の蓋の一例を示す図である。
【図６】実施例で、アスファルト混合物に配合した骨材の粒度と、各アスファルト混合物を分離して得られた骨材の粒度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１  密閉容器
１１  本体
１１ａ  フランジ
１２  蓋
１２ａ  Ｕ字状部材（冷却時にアスファルトを付着させる部材）
１３  ボルト
１４  熱電対
１５  円環
１６  熱電対のケーブル
２  アスファルト混合物
２１  骨材
２２  アスファルト
３  水
４１  鎖（昇降装置）
４２  クレーンのフック（昇降装置）
５  加熱槽（加熱装置）
５１  ヒーター
５２  攪拌機
５３  硝酸カリウム
６  空冷装置の送風管（冷却装置）
７  容器
８  水冷装置の送水管（冷却装置）
９  金網（冷却時にアスファルトを付着させる部材）
９１  金網の脚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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