アスファルト
アスファルト(土瀝青、asphalt、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。日本語では土瀝青(どれきせい)や地瀝青(ちれきせい、じれきせい)とも呼ばれる。
アスファルトは瀝青材料の一つで、色は黒か暗褐色をしており、温度の高低によって液体から固体、固体から液体の状態に変化する性質があり、道路の舗装や防水剤などに使われる。
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。減圧蒸留装置で作られた減圧残油はそのまま製品アスファルトとなり、ストレート・アスファルトと呼ばれる。
ストレート・アスファルトの性状を改善するため、溶剤抽出(溶剤脱瀝)や空気酸化(ブローン・アスファルト製造)などの処理を行うこともある。粘度の高い液体(ピッチ)であり、常温ではほとんど流動しないものが多い。ただし、常温で使用できるようにストレート・アスファルトを灯油や軽油で希釈混合させたカットバック・アスファルトもあるが、日本では統計上ストレート・アスファルトに含まれている。
なお、日本やアメリカ合衆国等では石油を精製して採れた減圧重質油をアスファルトと呼ぶのに対し、ヨーロッパではビチューメン(Bitumen = 歴青/瀝青)と呼び、このビチュー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、ヨーロッパの技術論文を読む際には注意が必要となる。なぜこのように呼称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増えたことが原因ではないかと考えられる。
トリニダード・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ースが見受けられる。これは、地中の原油から揮発成分が蒸発し、アスファルト分のみが残ったものと考えられる。→(ピッチ湖)
天然のアスファルトは瀝青(ビチューメン)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剤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、ミイラの防腐剤としても使用された。旧約聖書の『創世記』では、バベルの塔の建設のためレンガの接着剤として、またノアの箱舟の防腐剤として天然アスファルトが使用されたとの記述がある。アスファルトという単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ασφαλτος(asphaltos)からの外来語であった。a(しない)とsphalt(落とす)という意味がある。
日本では縄文時代後期後半から晩期にかけて、日本海側の秋田県や山形県、新潟県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)や骨銛(こつせん:骨のモリ)など漁具の接着、縄文後期の秋田県横手市・八木遺跡の事例として網漁に用いる石錘と漁網の接着、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関東地方でもアスファルトの付着した遺物が出土し、黒曜石やヒスイなどとともに縄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伝蔵による東京大学人類学教室の資料調査において発見され、佐藤初太郎によってアスファルトである事が確認された。藤森峯三は秋田県昭和町(現潟上市昭和)において縄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、広域に流通していたことが判明している。
『日本書紀』には、668年に「燃える水」と「燃える土」が越の国から天智天皇に献上されたとの記録があり、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舗装が施されたのは長崎県長崎市のグラバー園内の歩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(輸入品で舗装されたもよう)。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舗装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県の豊川(現在の潟上市、後に油田・天然ガス田として開発される)からはるばる運ばれた天然アスファルト200俵であった。
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変化するようになると、日本の他、先進諸国で道路舗装用に石油アスファルトが使用されるようになった。
アスファルトは、低温では固体、高温では液体になるという性状を持つ。この性質を活かして、道路舗装用の骨材の接着剤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、防腐剤、熱可塑材、電気絶縁材、断熱材、高真空用シーリング材、衝撃吸収材、潤滑剤、顔料としても利用されている。道路舗装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、舗装用と防水用で約80%を占めている。
道路舗装の表層(及び基層)を施工する際、防水効果を得たり、合材との接着をよくするためにまかれる褐色の液体。また舗装の継ぎ目にも隙間からの破損等を防ぐために流し込まれる。水とアスファルトを界面活性剤を使って混合させたもので、水分が蒸発すると黒色になりアスファルト分だけが残る。基層を構築したあと、表層を施工する前に基層表面に一様に散布されるものをタックコート、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ート、継ぎ目に流し込まれるものをシールコートと呼ぶ。
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)やフィラーを混合したアスファルトコンクリートを舗装に用いる。
アスコン(アスファルトコンクリートの略)、合材(アスファルト混合材料の略)などと呼ばれる。
建築分野では、鉄筋コンクリー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ート状のアスファルト系防水材に用いられる。繊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ート状にしたアスファルトルーフィングは、建物内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状の芯材の両面に鉱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、釘に加えて接着剤による施工ができることからコンクリート下地や耐火性ボー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、地下鉄、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。地下コンクリート構造物では、雨水や地下水が構造物内部へ漏水することを防止するため、合成繊維不織布・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ート状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、床版にシート系や塗膜系のアスファルト防水材が用いられており、鋼床版では主にグースアスファルト舗装粗骨材・細骨材・フィラーと石油アスファルトにトリニダードレイクアスファルトまたは改質剤を混合したアスファルトを使用したグースアスファルト混合物による舗装で、高温時に流し込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。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・内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)には板状に形成したアスファルト混合物やシート状のアスファルト系防水材、加熱溶解したブローンアスファルトを散布するなどの工法で用いられる。
コストの安さから火力発電所(富士石油袖ケ浦製油所、JXTGエネルギー大阪製油所など)の燃料として用いられる。化成品メーカーのC重油の代替品として燃料として使用される。
ブローンアスファルトをクラフト紙などの紙で挟み込んだ防湿紙(ターポリン紙)、産油地や産炭地のパイプラインに使われる鋼管の防錆塗料、建築用や自動車用の制振・防音材の原料、家電製品などの電気絶縁材料、建物の軟弱地盤沈下対策として地下杭の表面摩擦抵抗を高めるための塗布剤、シャープペンシルの芯やコークス製造のときに用いる結合材(バインダー)、オフィスの床などに敷かれているタイルカーペットの裏貼材、廃棄物の固化剤、電極用の炭素材料などにも使われる。
ストレートアスファルトの化学組成は、アスファルテンとマルテンに大別される。有機媒体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状に分散している。アスファルテンとは、ヘキサンなどの軽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来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、レジンと油分は軽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状物質で、マルテンのうち、特にレジンが接着性や可塑性を与えて、アスファルトの塑性変形性を左右している。
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状構造 (1,000 - 100,000)
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 (άσφαλτος)