JP5661545B2

JP5661545B2 - 舗装用アスファルトおよびその製造方法

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Publication number: JP5661545B2
Application number: JP2011095676A
Authority: JP
Inventors: 好和中村; 拓司長島; 孝佳永井
Original assignee: JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: JP2012224800A

Description

本発明は、耐流動性、耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルトおよびその製造方法に関するものである。具体的には、アススファルト混合物を製造する際、アスファルテン含有量の高いＳＤＡピッチを混合することにより、耐流動性、耐ひび割れ性に優れた、２５℃における針入度４０〜８０の舗装用アスファルトを製造する方法に関するものである。

舗装用アスファルトには、原油を蒸留して製造した２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が４０〜１００のストレートアスファルトが一般的に使われているが、アスファルト舗装を取り巻く状況の変化として、アスファルト舗装のストック増大とコスト縮減の要求から舗装供用寿命を出来るだけ長く延ばすため、耐流動性や耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルトが要求されている。
特許文献１（特開２００１−２６２１５７号公報）には、アスファルト舗装の破損原因であるわだち掘れ、疲労ひびわれ、低温ひび割れを起こさない良好な供用可能温度を有することを目的として、特殊な原油混合物を減圧蒸留して得た残油を含む、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が４５以上７１以下、かつ１８０℃における動粘度が９０ｍｍ^２／ｓ以下となるように調整したストレートアスファルトの製造方法が開示されている。
また、わだち掘れを改善するため、原油を蒸留して得られた減圧残油を、更に２００〜３００℃の加熱下で空気を数時間吹き込んで製造する、いわゆるセミブローンアスファルトが提案されている（非特許文献１参照）。しかしながら、これらの製造方法は特殊な原油を使用する、あるいは蒸留操作に加えて煩雑なブローイング操作（減圧残油を２００〜３００℃の加熱下で、空気を数時間吹き込む操作）が必要という問題があった。

特開２００１−２６２１５７号公報

多田、伊藤，「アスファルト」，（社）日本アスファルト協会，１９７９年，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１５７，ｐ．４１

そこで、本発明では、セミブローイング等の煩雑な操作を行うことなく、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた舗装用アスファルトを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、前記課題を解決するため、舗装用アスファルトおよびその製造方法について鋭意研究した結果、一般に使用されている６０／８０、８０／１００ストレートアスファルトおよびアスファルト乳剤等に使用される１５０／２００ストレートアスファルトと骨材をミキサーで混合し、アスファルト混合物を製造する際に、アスファルテン含有量の高い溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）を添加し混合することにより、耐流動性および耐ひび割れ性に優れた２５℃における針入度が４０〜８０の舗装用アスファルトを製造する方法を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が６０〜１７０のストレートアスファルト３〜７重量部、（Ｂ）骨材１００重量部、および（Ｃ）常圧蒸留残油および減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１つを含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質して得られるライトリフォーメイトを溶剤として抽出処理して得られる、軟化点が８０〜２００℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％の性状を有する溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)をストレートアスファルト配合量の３〜３０質量％配合してなる舗装用アスファルトに関する。

また本発明は、（Ａ）２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が６０〜１７０のストレートアスファルト３〜７重量部、（Ｂ）骨材１００重量部、および（Ｃ）常圧蒸留残油および減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１つを含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質して得られるライトリフォーメイトを溶剤として抽出処理して得られる、軟化点が８０〜２００℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％の性状を有する溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)をストレートアスファルト配合量の３〜３０質量％混合することを特徴とする舗装用アスファルトの製造方法に関する。

また本発明は、（Ｃ）溶剤脱れきピッチの粒度が５ｍｍ以下であることを特徴とする前記記載の舗装用アスファルトの製造方法に関する。

本発明の舗装用アスファルトは、ホイールトラッキング試験における動的安定度が８００回／ｍｍ以上であり、耐流動性に優れ、かつ耐ひび割れ性に優れている。

本発明の舗装用アスファルトの（Ａ）成分として用いられるストレートアスファルトは、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が６０〜２００、好ましくは７０〜１５０のものである。また、軟化点が３０〜５５℃、好ましくは３５〜５０℃、１２０℃における動粘度が１００〜１１００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは２００〜９００ｍｍ^２／ｓの性状を有するものである。
ストレートアスファルトの２５℃における針入度が上記範囲を逸脱する場合は、舗装用アスファルトの耐流動性が低下するため好ましくない。軟化点が上記範囲を逸脱する場合は、舗装用アスファルトの耐ひび割れ性が劣るため好ましくない。１２０℃における動粘度が上記範囲を逸脱する場合は、舗装用アスファルトの耐流動性が低下するため好ましくない。
なお、ここでいう２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）、軟化点、１２０℃における動粘度は、ＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト」に準拠して求められる値である。

本発明に用いられるストレートアスファルトは、原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油等から製造することができる。
当該ストレートアスファルトを得るための原油としては、前記の性状を有するストレートアスファルトが得られればどんな種類の原油でもよい。具体的には、パラフィン基原油とナフテン基原油の中間に位置する中間基原油およびナフテン基原油が好ましく、例えばアラビアンライト原油、イスムス原油、イラニアンヘビー原油、イラニアンライト原油、バチャケロ原油、ディアファナ原油、フート原油、クウェート原油、ラタウェー原油、アルライアン原油、エオシン原油、ソリューシュ原油が挙げられ、これらの原油は、単独でも、また混合して用いることもできる。
また、前記所定のストレートアスファルト性状を満足しさえすれば、残油以外の他のアスファルト基材を配合して本発明に係るストレートアスファルトとしてもよい。
ストレートアスファルトは、これらの原油を通常４００℃未満で常圧蒸留した後、得られる常圧蒸留残油をカット温度５００〜６５０℃の範囲で減圧蒸留することにより得ることができる。

本発明の舗装用アスファルトを得るためには、骨材１００重量部に対して、ストレートアスファルトが３〜７重量部、好ましくは３〜６重量部、より好ましくは４〜６重量部、最も好ましくは５．５重量部配合する。ストレートアスファルトが３重量部未満の場合は、骨材を皮膜するアスファルト量が少なく、骨材のはく離が早期に発生し、舗装が破損する等の点で好ましくない。一方、７重量部を超える場合は、アスファルト量が多いことから、舗装直後にわだち掘れが発生することから耐流動性に劣る等の点で好ましくない。

本発明の舗装用アスファルトの（Ｃ）成分として用いられる溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)は、軟化点が８０〜２００℃、好ましくは１００〜１８０℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％、好ましくは３５〜６５質量％の性状を有するものである。
ＳＤＡピッチの軟化点が上記範囲を逸脱する場合は、舗装用アスファルトの耐流動性および耐ひび割れ性が低下するため好ましくない。ＳＤＡピッチ中のアスファルテン含有量が上記範囲を逸脱する場合は、耐流動性が低下するため好ましくない。
なお、ここでいう軟化点とは、ＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト−軟化点試験方法（環球法）」により測定した値である。また、アスファルテンは、石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３「アスファルテンのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」により測定した値である。

また、ＳＤＡピッチの粒径は５ｍｍ以下であることが好ましい。ＳＤＡピッチの粒径が５ｍｍより大きい場合は、ミキサーの混合時に十分溶解せず、舗装用アスファルトの耐流動性が低下するため好ましくない。

（Ｃ）成分の溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）は、常圧蒸留残油および減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１つを含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質して得られるライトリフォーメイトを溶剤として抽出することによって得られる。
なお、常圧蒸留残油は、原油の精製工程において用いられる常圧蒸留装置により原油を常圧蒸留した際に得られる残油であり、減圧蒸留残油は、当該常圧蒸留残油をさらに減圧蒸留装置によって減圧蒸留することにより分離された残油である。また、本発明に用いられる残油は、常圧蒸留残油であってもよいし、減圧蒸留残油であってもよいし、また常圧蒸留残油と減圧蒸留残油との混合物であってもよい。

前述のライトリフォーメートは、以下の方法で製造されることが好ましい。まず、原油を常圧蒸留装置によって分留して、ナフサ留分（主に３０〜２３０℃の留分）を得る。ナフサ留分は、常圧蒸留装置によって軽質ナフサ留分（例えば沸点３０〜９０℃相当）と重質ナフサ留分（例えば沸点８０〜１８０℃相当）とに予め分留して、その後水素化精製（水素化脱硫処理）しても良いし、水素化精製（水素化脱硫処理）装置でナフサ留分を処理した後、軽質ナフサと重質ナフサに分留しても良い。
続いて、接触改質装置によって重質ナフサ（主として沸点８０〜１８０℃）を改質して芳香族系炭化水素を主体とするリフォーメートとする。
その後、精留装置によってリフォーメートを、炭素数５の炭化水素を主成分とするライトリフォーメートと、Ｃ６＋留分とに分離する。Ｃ６＋留分は、炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とするものであり、他に炭素数６以上の飽和炭化水素、オレフィン系炭化水素、及びナフテン系炭化水素などの成分を含むものである。ライトリフォーメート及びＣ６＋留分に含まれる各成分は、例えば、ＧＣ（ガスクロマトグラフ）分析（ＪＩＳＫ２５３６「石油製品−成分試験方法」）などにより求めることができる。
ライトリフォーメートとＣ６＋留分との分離条件は、ライトリフォーメート中にベンゼンが含まれないように分離できれば特に限定されるものではないが、例えばライトリフォーメート中のＣ６＋留分が３０容量％以下となるように適宜調整される。このようにして得られたライトリフォーメートは、ブタンを５〜１５容量％、ペンタンを６０〜８０容量％、ヘキサンを５〜３０容量％含むものである。なお、ここでいうブタン、ペンタン、ヘキサンとは、各々炭素数４、５、６のノルマルパラフィンとイソパラフィンの混合物であってもよい。

本発明で用いる（Ｃ）溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）は、前述の残油を前述のライトリフォーメートを溶剤として抽出処理することにより得られる。抽出処理する際には、溶剤抽出装置のミキサーなどの混合装置によって、残油と溶剤とを混合してから、溶剤の臨界圧力以上で臨界温度以下の一定の条件に保たれている溶剤抽出装置のアスファルテン分離槽に供給される。アスファルテン分離槽内では、残油に含まれるアスファルトが沈殿し、沈殿物はアスファルテン分離槽の底部から連続的に抜出され、ストリッパーによってわずかに含まれる溶剤が除去されて、溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）とされる。なお、アスファルテン分離槽の上部から抜き出された油は脱れき油（ＤＡＯ：Deasphalted Oil）として利用される。

ライトリフォーメートを溶剤として残油を抽出処理する際には、抽出温度を１５０℃〜２００℃とし、溶剤と残油との流量比（溶剤／残油）を５／１〜８／１として行うことが好ましい。
残油の抽出温度は、残油の性状に応じて適宜決定されるものであって、溶剤脱れきピッチの軟化点が一定となるように調整される。抽出温度が１５０℃未満であると、溶剤脱れきピッチの軟化点が２００℃以上となり、溶剤抽出装置内からＳＤＡピッチを取り出すことが困難となり、溶剤脱れきピッチの生産性が低下する。抽出温度が２００℃を超えると、溶剤脱れきピッチの軟化点が１００℃以下となり、ＳＤＡピッチ中のアスファルテン分が低下し、好ましくない。また、溶剤と残油との流量比（溶剤／残油）が５／１未満であると、溶剤が少ないため、アスファルテン分離槽での抽出効率が低下し、ＳＤＡピッチ中のアスファルテン分が低下し、好ましくない。溶剤と残油との比（溶剤／残油）が８／１を超えると、必要以上の溶剤を循環させることで、溶剤抽出装置のエネルギー消費量が増大し、非経済的な運転となり、好ましくない。このようにして、軟化点が８０〜２００℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％である溶剤脱れきピッチを得ることができる。
なお、ここでいう軟化点とは、ＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト−軟化点試験方法（環球法）」により測定した値である。また、アスファルテンは、石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３「アスファルテンのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」により測定した値である。

（Ｃ）成分の配合割合は、（Ａ）成分のストレートアスファルトの配合量の３〜３０質量％（ストレートアスファルト１００重量部に対して３〜３０重量部）であり、好ましくは５〜２５質量％である。（Ｃ）成分の配合割合がストレートアスファルト配合量の３質量％より少ないと、骨材のはく離が生じ、舗装が破損し、また３０質量％を超えると耐流動性に劣り、わだち掘れにより舗装が破損するため好ましくない。

本発明の舗装用アスファルトの（Ｂ）成分として用いられる骨材は特に限定されるものではないが、具体的には以下に記載するものが使用される。例えば、粗骨材（６，７号砕石）、細骨材（粗砂、細砂、スクリーニング）およびフィーラ（石粉）を配合してなる合成粒度の骨材等が挙げられる。

本発明の舗装用アスファルトは、（Ａ）成分のストレートアスファルト、（Ｂ）成分の骨材、および（Ｃ）成分の溶剤脱れきピッチを所定量配合し、ミキサーで混合することにより製造することができる。また、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を混合後、（Ｃ）成分を配合して混合してもよく、また（Ａ）成分と（Ｃ）成分を混合後、（Ｂ）成分を配合して混合してもよい。
混合条件は特に限定されるものではなく、通常の条件を採用することができる。例えば、温度１５０〜１８０℃で、３〜６分、ミキサーで混合する方法が挙げられる。

本発明の方法で得られる舗装用アスファルトは、ホイールトラッキング試験における動的安定度が８００回／ｍｍ以上であり、耐流動性に優れ、かつ耐ひび割れ性に優れている。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

（舗装用アスファルトの性能評価）
本発明における舗装用アスファルトの性能について、ホイールトラッキング試験、曲げ試験により評価した。評価方法の詳細を以下に記載する。

（ホイールトラッキング試験方法および曲げ試験方法）
耐流動性はホイールトラッキング試験による動的安定度により評価した。また耐ひび割れ性は曲げ試験により評価した。
なお、ホイールトラッキング試験および曲げ試験は、各々、社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−３「ホイールトラッキング試験方法」、３−７−５「曲げ試験方法」記載の方法で行った。以下に試験法の概略を記す。

（１）ホイールトラッキング試験：社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−３「ホイールトラッキング試験方法」
アスファルトと骨材を加熱混合したアスファルト混合物を所定の型枠（３００×３００×５０ｍｍ）に入れ整形した供試体を６０℃の恒温室で規定荷重（６８６±１０Ｎ）の小型車輪を往復させ、４５分および６０分における変形量（わだち掘れ量）を測定し、動的安定度（回／ｍｍ）を求め、混合物のわだち掘れに対する抵抗性を評価する。
動的安定度（ＤＳ：ＤｙｎａｍｉｃＳｔａｂｉｌｉｔｙ）の値は大きいほど、高温時における加熱アスファルト混合物の耐流動性の良いことを示す。一般的には、わだち掘れが起こらないためには動的安定度が５００以上である必要がある。

（２）曲げ試験：社団法人日本道路協会「舗装試験法便覧」の３−７−５「曲げ試験方法」
アスファルトと骨材を加熱混合したアスファルト混合物を所定の型枠（３００×３００×５０ｍｍ）に入れ、整形した後、３００×１００×５０ｍｍの形状の供試体を切り出して供試体を作製し、−１０℃で養生後、供試体を載荷試験機にセットし、載荷速度５０ｍｍ／ｍｉｎで中央部に集中載荷する。最大荷重を示して供試体が破断するまで載荷を行い、荷重と変形量を求め、破断時（最大荷重時）の曲げ強度および破断時のひずみを求める。
一般的に、破断時の曲げ強度およびひずみの値は大きいほど、ひび割れに対する耐久性が良いことを示す。

（３）評価方法
ホイールトラッキング試験結果より、動的安定度が８００回／ｍｍ以上である場合は、「わだち掘れが起こらない：○」、５００回／ｍｍ以上８００回／ｍｍ未満である場合は、「場合によってはわだち掘れが起こる：△」、５００回／ｍｍ未満である場合は、「わだち掘れが起こる：×」と評価した。
さらに、曲げ試験結果より、「ひび割れが無し：○」、「場合によってはひび割れする：△」、「ひび割れ有り：×」と評価した。

（実施例１〜３）
本発明の製造方法により、（１）アスファルトおよび骨材をミキサーにそれぞれの所定量を投入後、（２）溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)の所定量を添加し、約１５０℃のミキサーで攪拌混合しアスファルト混合物を製造し、これらのアスファルト混合物について、前述のホイールトラッキング試験および曲げ試験を行い、耐流動性および耐ひび割れ性を評価した。各成分の性状、混合割合および評価結果を表１に示す。なお、骨材配合はアスファルト舗装要網に記載された密粒度アスコン(１３)の中央値とした。
実施例１〜３のいずれも、耐流動性および耐ひび割れ性において優れた特性を示した。

（比較例１）
比較例１はＳＤＡピッチとして軟化点が低く、かつアスファルテン含有量が小さいものを用いて製造したものであり、実施例１〜３と同様に、前述のホイールトラッキング試験および曲げ試験を行い、耐流動性および耐ひび割れ性を評価した。
その結果、耐流動性および耐ひび割れ性のいずれにおいても、不十分な性能であった。

（比較例２）
比較例２はＳＤＡピッチとして軟化点が高い、かつアスファルテン含有量が大きいものを用いて製造したものであり、実施例１〜３と同様に、前述のホイールトラッキング試験および曲げ試験を行い、耐流動性および耐ひび割れ性を評価した。
その結果、耐流動性および耐ひび割れ性のいずれにおいても、不十分な性能であった。

（比較例３）
比較例３は、ＳＤＡピッチの粒径が大きいものを用いて製造したものであり、実施例１〜３と同様に、前述のホイールトラッキング試験および曲げ試験を行い、耐流動性および耐ひび割れ性を評価した。
その結果、十分溶解し難いことから耐ひび割れ性においては不十分な性能であった。

本発明の舗装用アスファルトは、耐流動性、耐ひび割れ性に優れており産業上の価値は大きい。

Claims

（Ａ）２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が６０〜１７０のストレートアスファルト３〜７重量部、（Ｂ）骨材１００重量部、および（Ｃ）常圧蒸留残油および減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１つを含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質して得られるライトリフォーメイトを溶剤として抽出処理して得られる、軟化点が８０〜２００℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％の性状を有する溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)をストレートアスファルト配合量の３〜３０質量％配合してなる舗装用アスファルト。
（Ａ）２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が６０〜１７０のストレートアスファルト３〜７重量部、（Ｂ）骨材１００重量部、および（Ｃ）常圧蒸留残油および減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１つを含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質して得られるライトリフォーメイトを溶剤として抽出処理して得られる、軟化点が８０〜２００℃、アスファルテン含有量が３０〜７０質量％の性状を有する溶剤脱れきピッチ(ＳＤＡピッチ)をストレートアスファルト配合量の３〜３０質量％混合することを特徴とする舗装用アスファルトの製造方法。
（Ｃ）溶剤脱れきピッチの粒度が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の舗装用アスファルトの製造方法。