ビチューメンの種類

ビチューメンの種類

石油アスファルトは、多数の炭化水素からなる粘性のある黒色の物質で、常温では固体または半固体である。石油精製所で原油を蒸留し、蒸留塔で精製する過程で生成される。

石油が豊富な国では、タンカーによる原油輸送の追加コストを避けるため、ほとんどがパイプラインを通じて製油所に原油を輸送している。

原油が製油所に到着すると、精製を開始する前に、まず予熱オーブンで約350℃まで加熱し、その後蒸留塔に送られる。精製段階では、原油の特性に応じて、蒸留塔内で異なる温度と圧力をかけることにより、以下に述べるようなさまざまな製品が生産される。

1. まず、ベンゼンやプロパンなどの軽い物質は、原油の1気圧に近い圧力で分離され、それらの製品を貯蔵するための特別なタンクに送られる。
2. 第二段階では、ガソリンや灯油などの重質原料が真空に近い圧力下で蒸留塔から分離され、それらの製品専用の貯蔵タンクに送られる。
3. 第3段階では、油脂とアスファルトの混合物が蒸留塔の底に残り、特殊な操作によって分離される。
4. 最終的に蒸留塔の底に残る重い原料がビチューメンであり、この段階で蒸留塔の真空ボトム操作（空気吹き込み）を行うことにより生成される。以下、ビチューメンの種類について説明する：

ビチューメンの種類とは？

原油資源は、地域や国によって、また、土地のタイプや土壌層のタイプも異なるため、そこで得られる原油は、他の地域の原油資源とは異なる特徴を含んでいる；このため、石油業界の専門家は、異なる種類のアスファルトサンプル、異なる種類の原油、および原油精製所での精製段階について試験を実施し、アスファルトサンプルの試験結果に従って、合計「アスファルト製品」を製造した。

これらは8つのカテゴリーに分類されており、以下に説明する：

アスファルト・サンプルに対して行われたテストは以下の通り：

1 – 粘度グレード 粘度分類

2- PERFORMANCE GRADE法によるアスファルトの分類

3- GRADE PENETRATION法によるビチューメン

4- カットバック法による格付け

5- EMULATION法による分類

6- OXIDIZING法による分類

7- アスファルトの軟化点を測定するための試験 軟化点

8- FLASH POINTテスト

ビスコシティ法によるアスファルトの種類の分類

アスファルトサンプルの粘度試験（VISCOSITY TEST）を行うことにより、アスファルトの粘度を測定することができる。また、粘度グレード試験を行うことにより、グレード10、20、30、40の4種類のアスファルトが製造される。なお、このアスファルトの試験では、数値が小さいほどアスファルトの粘度が低く、数値が大きいほどアスファルトの粘度が高いことを意味する。また、VG10、VG20、VG30、VG40という粘度のアスファルトVG.があり、VG30とVG40は主に歩道の補修や道路建設に使用される。

同時に、AC30と呼ばれる別のタイプのアスファルトも粘度試験によって製造されており、このアスファルトの消費者のほとんどはアメリカ諸国である。

アスファルトAC 30の特性はアスファルトVG 30に似ているが、アスファルトVG 30はインドの気候条件により消費量が非常に多い。

パフォーマンス法によるアスファルトの種類の分類

以前は、気候条件や暑さと寒さの変化の数に応じてアスファルトを調製するために、アスファルトの硬化に対する抵抗力や脆性、寒さによるアスファルトのひび割れや亀裂、重い荷物を積んだトラックやトレーラーの往来による暑さでのアスファルトの収縮などを考慮し、アスファルトの供給業者は2つの方法で、アスファルトの浸透等級や 粘度等級などのアスファルトの特性に注目していた。

この2つの方法では、道路建設業者はアスファルトの破損、ひび割れ、短寿命などの問題に対処する。請負業者は道路を覆うためにアスファルト層の厚さを増やしていたが、これはアスファルト瀝青の調製などのコストや輸送・実施コストが増大し、経済的に成り立たない。

この目的のために、上記のコストと問題を削減する。あらゆる種類のアスファルトの性能と、気候条件やさまざまな地域の暑さ寒さなどの要因を考慮に入れた分野における、さまざまな国の展示会と専門家。

様々な地域に適した高品質のアスファルトを製造するために適切なアスファルトを選択し、アスファルトの老化、疲労、硬化、アスファルトの短寿命、寒冷な環境によるアスファルトのひび割れやわだち掘れ、またアスファルトの空隙率、崩れや破れ、道路の地面に砂や小石が散乱するなどの問題を防止し、軽減することは、道路の破壊を引き起こし、さらに、道路の修復に多くの費用を課すことになるためである；その一方で、車に多くの損傷を与え、時には車両事故を引き起こし、乗員に死傷者を出すこともあった。彼らはさまざまな調査やテストを行った。

また、アメリカの専門家とエンジニアは、高速道路の戦略的研究とレビューと呼ばれるプログラムで、長寿命、道路の安全性のためのアスファルトの品質と適切な性能に関連するテストを実施し、アスファルトの物理的特性を決定した。これらのレビューとテストは、タール分類の新しい方法の準備です。PGと略されるビチューメン性能等級法による分類の名前では、この方法では、様々な形態の変化に対する耐性、寒冷環境によるひび割れに対する耐性、疲労によるひび割れに対する耐性、およびアスファルト工場でのアスファルトの調製中にアスファルト硬化の原因を調査するなどの必要なパラメータ；時間経過によるアスファルトの硬化の原因を調査すること；異なる地域、異なる気象条件に応じて使用されるアスファルトの調製に使用されるアスファルトの種類を考慮すること。

その道路の交通負荷に見合った種類のアスファルトを使用することで、これまで述べてきたような数々の問題を回避することができる。

以下、ご注目いただきたい。

アスファルトの浸透度による分類表は、性能法によって行われる。

ペネトレーション試験法

ビチューメンの分類は、ビチューメンのサンプルを以下の方法で試験し、浸透法によって行われる。

まず、試料となるアスファルトを軟化点以上の約60度に加熱し、直径6cm、高さ4cmの専用容器に入れ、25℃の水槽に1時間半入れ、試料となるアスファルトの温度が水槽の温度と同じになるまで加熱する。次にそれを取り出し、アスファルト浸透試験装置に入れる。まず、装置をゼロにセットし、クロノメーターが停止した後、100グラムの針を5秒間離し、針がアスファルトに浸透した量を読み取り、この試験の誤差と操作の正確さを減らすために、このプロセスを5～10回メモし、針の浸透を毎回繰り返します。

上記のテストに見られるように、アスファルトの浸透性の分類はアスファルトサンプルのテストによって決定され、これらのテストでは、テスト針のサイズがアスファルトサンプルの中で下がれば下がるほど、このテストから得られる数値は大きくなる。浸透性等級のアスファルトは熱可塑性であり、高温で軟化し、低温で硬化する。これは、アスファルトの性能における粘着性や耐久性などの時点を決定する粘度-温度のユニークな問題である。

これらのビチューメンは、ビチューメン60/70、ビチューメン80/100、ビチューメン85/100、ビチューメン40/50、ビチューメン30/40と表示され、浸透度のあるビチューメンは、前述のように、浸透度の低いビチューメンは暑い地域で使用されると言われています。浸透度の高いアスファルトは寒冷地で使用される。

多くの企業がビチューメン・ペネトレーション・テスターを製造しており、その一例を以下に示す。

ビチューメンの浸透テスト装置：

ビチューメン 40/60

アスファルトの一種。40/60浸透等級アスファルトは、国際規格EN12591-2009に準拠し、ホットアスファルトの製造に使用される浸透等級のカテゴリーの一つであり、道路建設プロジェクトで使用される。

ビチューメン 40/50

アスファルトの一種。40/50ペネトレーション・グレード・アスファルトは、ASTMD946-09規格に準拠したペネトレーション・グレード・アスファルトの一種で、ホットアスファルトの製造に使用され、温暖な地域の道路建設プロジェクトでよく使用される。

ビチューメン 50/70

50/70は、欧州規格EN12591-2009に準拠した浸透等級を持つアスファルトで、高温のアスファルトを調製するために使用され、最も消費されるのは高温地域で使用されるニンニクである。

ビチューメン 60/70

60/70は、国際規格ASTMD946-09に準拠した浸透等級を持つアスファルトの一種で、常にホットアスファルトの調製に使用され、中程度の気候の地域の道路建設プロジェクトで主に使用されます。また、乳化アスファルトや可溶性アスファルトの調製にも重要です。

ビチューメン 60/90

60/90は、欧州規格に従った浸透グレードのアスファルトの一種で、ホットアスファルトの調製に使用され、温帯地域の道路建設プロジェクトで主に使用される。

ビチューメン 70/100

70/100は、国際規格EN12591-2009に準拠した浸透グレードの等級タイプで、ホットアスファルトの調製に使用され、主に寒冷地の道路建設プロジェクトで使用される。

ビチューメン 80/100

80/100は、国際規格に準拠した浸透等級を持つアスファルトの一種で、ホットアスファルトを製造するために使用され、主に寒冷地や道路建設プロジェクトで使用されます。

80/100透水性グレードのアスファルトは熱可塑性で合成樹脂に似ており、加熱すると柔らかくなり、冷却すると硬化する。

ビチューメン 85/100

85/100は、標準ASTMD946-09による浸透等級を持つアスファルトの一種であり、高温のアスファルトを製造するために使用される。

切り返しアスファルト

カットバック・アスファルトは、原油を精製する過程で得られるアスファルトの一種で、精製工場でアスファルトをガソリン、軽油、灯油などの溶剤と結合させて得られる。カットバックアスファルトは液体で、粘度は低い。このアスファルトは常温で液体である。

カットバックアスファルトは寒冷地に適しており、使用前に加熱する必要はない。

エマルジョンアスファルト

エマルジョンアスファルトは、60％のアスファルトと40％の水の混合物から製造され、カットバックアスファルトのように毒性や有害性がなく、環境や人体に害がなく、使用時に加熱する必要がなく、耐水性があり、水を使用すると蒸発し、輸送が非常に容易であり、同じ理由から、コストと観点から削減することができます。経済的で手頃な価格なのだ。

酸化アスファルト

酸化ビチューメンは、製油所でビチューメンに空気を吹き込む過程で生成される。

アスファルトに空気を吹き込むことで、アスファルトのゴム特性が高まり、柔軟性、耐久性、耐水性が向上する。このアスファルトは工業用として広く使用されており、パイプの断熱やコーティング、床材、浴室や厨房の天井や床の断熱、塗料工業などにも広く使用されている。

ビチューメンの軟化点試験

この試験では、最大軟化度と、アスファルトの軟化度が最大になる熱の程度を測定し、通常はサンプリングから4時間後に行う。

このテストに必要な機材は以下の通り：

1. 規格に沿ったアスファルトサンプルのための特別な金型
2. 特殊グリース
3. 容量600mlの水を入れたガラスビーカー
4. 摂氏5度の蒸留水
5. 必要に応じて氷を入れる
6. モールドクリップ
7. 加熱用ヒーターミキサー

まず、型の内側に専用のグリースを塗り、適温のアスファルトサンプルを型に流し込み、型内のアスファルトが実験室の環境温度に冷えるまで30分待ちます。その後、ガラスビーカー、型クリップ、専用の温度計に5℃の蒸留水500CCを注ぎます。ビーカーの中にソフトポイントを入れ、氷を入れて蒸留水の温度を5℃にした後、アスファルトサンプルの型をクランプの上に置き、弾丸クリップとペレットをアスファルトサンプルの上に置き、5℃に保たれるまで15分間待つ。

その後、ガラス容器を攪拌機付きのヒーターの上に置き、毎分5℃ずつ温度が上昇するように加熱を開始する。型内のアスファルトが完全に柔らかくなり、アスファルト上の金属球が型の底に当たるまでこの加熱作業を続け、球が型の底板に当たった瞬間に水の温度を記録し、この温度をアスファルトの軟化点温度と呼ぶ。

ビチューメンの引火点 試験方法

アスファルト工場、アスファルト貯蔵タンク、アスファルトトラックなどの環境において、アスファルトを扱う人々の生命を守り、アスファルトにさらされる可能性を防ぎ、安全性を確保するためには、アスファルトの引火点、燃焼度を知る必要がある。

試験したアスファルト試料が塊状であるか、わずかに溶けている場合は、176℃に加熱して溶融アスファルトになるまで加熱し、装置の試験カップに印の位置まで少し注ぎ、カップ内のアスファルト表面に気泡があるかどうかを確認する、

を取り除く。ビチューメンが冷めたら、試験機でテストする。

毎分7.16℃に加熱されるように装置の温度調整ボタンをセットし、この段階で温度が56℃に達するまでこれを続ける。アスファルトが毎分5℃ずつ加熱されるように加熱速度を下げ、今度はアスファルトが3℃加熱されるごとに、1秒に1回アスファルトの表面に炎を通す。この炎は一過性のもので、この温度がアスファルトの発火点であるため、この温度を記憶しておくのである。さて、加熱を続けると、この段階を経て、カップの中のアスファルトが燃え始める温度に達し、これをアスファルト火災の温度と呼ぶことにしよう。試験装置に火がつかないように、この段階で試験カップにキャップをかぶせて酸素の侵入を防ぎ、火を窒息消火させなければならない。また、試験工程からわかるように、アスファルトの火点温度と火災温度は異なり、これはベンゼン、ガソリン、灯油、石油など他の石油製品にも当てはまる。

また、アスファルトの引火点検出試験装置について知っていただくために、いくつかの例を添付しましたので、ご覧ください：

ビチューメン・スポット・テスト

アスファルトのテストとしてより重要なもののひとつに、スポットテストがある。