(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスファルト中における０．６〜２．２５ＭＨｚの周波数の縦波超音波音速を測定することによりアスファルトのコンシステンシ−を求めることを特徴とするアスファルトの物性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アスファルトの物性測定方法に関する。この方法は、例えば石油精製、土木、建築、工業、燃焼等のアスファルトを使用する各分野で利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
アスファルトは粘着性、加工性、防水性に優れ、また、安価であるため、使いやすい材料として道路舗装材、ル−フィ ング材、シ−リング材、接着剤、水路ライニング材等の分野で広く使用されている。
このアスファルトは特異な性質を有する。即ち、アスファルトは低温では弾性体、高温では液体の性質を示し、その間の溶融状態では液体と固体の中間の性質を有しており、さらに温度によってそれが著しく変化する。言い換えれば、アスファルトのコンシステンシ−が温度によって大きく変化する。ここで「コンシステンシ−（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）」とは、物質の変形又は流動に対し抵抗する性質をいう。従って、コンシステンシ−が小さいということは流動性があること若しくは柔らかいことを、コンシステンシ−が大きいということは粘性が高いこと若しくは固いことを意味する。
【０００３】
このようなアスファルトの特異な性質から、アスファルトはその用途に応じたグレ−ドを設定する場合、複数の試験法による測定値が使用されている。例えば、道路用アスファルトについては、ＪＩＳ−Ｋ−２２０７で針入度、軟化点、粘度等の試験温度が異なる複数の測定値によりグレ−ドが規定されている。従って、アスファルトの製造業者、取扱い業者は多種の測定装置を保有し、取扱いに習熟し、これを管理する必要がある。
【０００４】
また一方、測定方法についてみると、針入度に代表される現在の試験方法は、極めて経験的な手法であり、測定によって得られた値は相対比較値（例えば、針入度について言えば針が良くはいる、入りにくい等）であって、定量的に絶対評価できる物理定数といえないのが現状である。
【０００５】
以上の問題に対し、舗装用アスファルトの評価方法として、低温ではＢｅｎｄｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｒｅｏｍｅｔｅｒ（曲げクリ−プスティフネス測定装置）試験、中温の溶融状態ではＤｙｎａｍｉｃ  Ｓｈｅａｒ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（動的粘弾性測定装置）試験、高温では回転粘度計による粘度測定を用いて、定量的な絶対評価を行う提案がある（土木研究所資料第３２５７号  ＳＨＲＰアスファルト試験操作の手引き）。しかし、この方法によっても複数の測定法が必要である点は解決できない。
【０００６】
従って、単一の方法で、広い温度領域に渡ってアスファルトのコンシステンシ−を定量的な絶対値として表示する物性（物理定数）を簡便に測定する方法が望まれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単一の方法で、広い温度領域に渡ってアスファルトのコンシステンシ−を定量的な絶対値として表示する物性を簡便に測定する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アスファルト中における特定の周波数の縦波超音波音速を測定することにより、アスファルトが液体、溶融状態、固体のいずれの場合であってもアスファルトのコンシステンシ−を定量的な絶対値として測定できることを見いだし、かかる知見に基づいて本発明を完成した。従って、本発明の要旨は以下の通りである。
【０００９】
〔１〕  アスファルト中における０．６ＭＨｚ以上の周波数の縦波超音波音速を測定することによりアスファルトのコンシステンシ−を求めることを特徴とするアスファルトの物性測定方法。
〔２〕  縦波超音波音の周波数が０．７５〜３ＭＨｚである上記〔１〕に記載のアスファルトの物性測定方法。
【００１０】
なお、本発明におけるアスファルトは、広義のアスファルトであって、例えば、ストレ−トアスファルト、ブロ−ンアスファルト、プロパン脱歴アスファルト、改質アスファルト、天然アスファルト等が挙げられる。ストレ−トアスファルトは原油から常圧蒸留によって、石油ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等を留出させ、さらに減圧蒸留によって潤滑油留分等を分離した塔底留出物である。ブロ−ンアスファルトはストレ−トアスファルトに高温の空気を吹き込んで、酸化重合反応を行わせたものである。プロパン脱歴アスファルトは減圧蒸留残油からプロパンとブタンの混合物を溶剤として高粘度高級潤滑油留分（ブライトストック等）を抽出した残油である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明においては、縦波超音波音速の周波数が０．６ＭＨｚ以上、さらには０．６〜１０ＭＨｚ，特に０．７５〜３ＭＨｚで測定する。ここで周波数が０．６ＭＨｚ未満であるとエコ−が反射して測定できない場合があると同時に、超音波の波長が長くなり、その結果縦波超音波音を良好に伝播させるためには測定対象であるアスファルトの試料容器を大きくする必要があり実用性がない。一方、０．６ＭＨｚ以上であれば、目的を達成できるが、３ＭＨｚを超えると、試料によっては固体と液体の中間の溶融状態などで、音の吸収が大きく測定が困難な範囲が生じることがある。従って、最も好ましい態様は、１〜２．２５ＭＨｚで測定する方法である。
【００１２】
また、本発明は縦波超音波音速でなければならない。縦波超音波音速以外であれば、上記周波数では必要な広い温度範囲で音速が測定できないからである。ここで縦波超音波とは、振動方向が超音波の進行方向と同じ波をいう。
なお、縦波超音波音速の測定方法は、特に制限がなくあらゆる方法が使用できる。例えば、共鳴法、パルス法、シングアラウンド法、ＴＡＣ法、パルスエコ−オ−バラップ法等「超音波技術」〔東京大学出版会発行（初版）１９８４年発行の１０９〜１５０ペ−ジ〕に記載の方法を挙げることができる。
【００１３】
本発明の実施に用いることができるアスファルトの縦波超音波音速の測定装置の１例を説明する。
この測定装置はパルス信号を音波信号に変換する第１の圧電素子と、この第１の圧電素子と接続され、アスファルトサンプルに臨んで設けられた第１のバッファ−ロッド（音波伝搬体）と、第１のバッファ−ロッドと対向しサンプルに臨んで設けられた第２のバッファ−ロッドと、この第２のバッファ−ロッドと接続され、サンプル中で通過及び反射した音波信号を再びパルス信号に変換する第２の圧電素子と第１及び第２のバッファ−ロッドに冷却媒体を流して冷却する冷却装置、そしてアスファルトを温度制御しつつ保持するための温度制御装置付き容器を有するものである。
この装置においては第１及び第２の圧電素子としてジルコン・チタン酸鉛磁器、水晶等を用いることができる。
【００１４】
この装置を使用して次のように音速を測定する。パルス信号を前記第１の圧電素子で音波信号に変換し、この音波信号を第１のバッファ−ロッドを介してサンプル中を通過後、前記第２のバッファ−ロッドによりサンプル中を通過した音波信号を受信し、この音波信号を第２の圧電素子で再びパルス信号に変換してサンプルを通過する音波の音速を測定する。縦波超音波音速ｃは下記の式で求められる。
【００１５】
ｃ  ＝  ｌ  ／  ｔ
（式中，ｌは伝搬距離、ｔは伝搬時間を示す。）
本発明でいうアスファルトのコンシステンシ−は、物質の変形又は流動に対し抵抗する性質をいうから、上記の方法で得た縦波超音波音速そのものが目的とする測定値である。しかし、更にその音速から一定の関係式で導かれる物性値、例えば、動的粘弾性の形で表現してもよい。
【００１６】
更にまた、針入度等特定の物性が既知のアスファルトに縦波超音波を付与して、前記アスファルト中の縦波超音波音速と特定の物性との相関関係を予め求めておき、測定すべきアスファルトの音速から、このアスファルトの物性を針入度等の物性値で表現してもよい。
なお、音速ｃと動的弾性率ｍの関係は、ρをアスファルトの密度とすれば、下記の式で表される。
【００１７】
ｍ  ＝  ρｃ2 
【００１８】
【実施例】
本発明について、更に、実施例を用いて詳細に説明する。
なお、実施例で用いた試験方法は、以下のとおりである。
〔動粘度〕
ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７に準拠して測定した。
〔絶対粘度〕
日本アスファルト協会規格  ＪＡＡ−００１に準拠して測定した。
〔針入度〕
ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７に準拠して測定した。
〔伸度〕
ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７に準拠して測定した。
〔ＤＳＲによる動的粘弾性〕
土木研究所資料３２５７号に記載の方法に準拠して測定した。
〔縦波超音波音速〕
前述（実施態様の項で記載）の装置を用い、シングアラウンド法によって測定した。
〔密度〕
ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７に準拠して測定した。
【００１９】
〔比較例１〕
３種のアスファルトサンプルＡ，Ｂ，Ｃについて動粘度、絶対粘度、針入度等ＪＩＳ，ＡＳＴＭに規定された１５〜１８０℃までのコンシステンシ−を測定した。ここでは４つの試験方法（装置）を必要とした。測定結果を表１に示す。
〔比較例２〕
比較例１と同じ３種のアスファルトサンプルＡ，Ｂ，ＣのＤＳＲによる動的粘弾性を測定した。この方法では、１００℃以上、及び２５℃以下で測定できない場合がある。測定結果を表２に示す。
〔実施例１〕
前記３種のアスファルトサンプルの縦波超音波音速を周波数１ＭＨｚで測定した。その結果を表３に示した。さらに、その値から縦波弾性率を求め、結果を表４に示した。この方法では１５〜１８０℃までのコンシステンシ−を一つの方法で測定することができる。
【００２０】
【表１】
0004204715.tif 000002
【００２１】
【表２】
0004204715.tif 000003
【００２２】
【表３】
0004204715.tif 000004
【００２３】
【表４】
0004204715.tif 000005
【００２４】
【発明の効果】
単一の方法で、広い温度領域におけるアスファルトのコンシステンシ−を定量的な絶対値として表示する物性を簡便に測定することができる。