それゆけ!石油探検隊

アスファルト

春先になると、予算の関係などで道路の舗装工事が行われている光景をよく見かけるようになります。

穴が開いたり、ひび割れたりして通行しづらくなった道路を掘り返し、砂利を入れてアスファルトで固めるというこの光景も、石油化学によって支えられているのです。

アスファルトのひみつ

アスファルトの秘密

アスファルトは炭化水素の混合物で、原油を蒸留することで得られる物質です。
現代では、主に道路の舗装に使用されていますが、建築現場や電気作業の現場では防水加工や絶縁材としても使用されています。

アスファルトは、原油の蒸留だけでなく自然に噴き出た原油の揮発成分が蒸発することでも生成されます。このような天然のアスファルトを「瀝青(れきせい)」と呼びます。

歴史におけるアスファルト

現在のように化学的に接着剤が合成できなかった時代において、接着剤として盛んに用いられたものの一つにアスファルトがあります。動物の骨や皮を煮出して取り出したゼラチン質を利用した膠、口にするものに使用しても化学的な影響の無い漆など、様々なものが接着剤として使用されていましたが、アスファルトは接着力が強かったので力が掛かりやすい物に使用するのにもってこいだったようです。バベルの塔の建設においても使用されていたといわれています。

日本におけるアスファルト

古代日本では、アスファルトは石器を強く固定するために使用されていたようです。ある実験では、黒曜石から作った鏃(やじり)をアスファルトで固定した矢の貫通力は拳銃の銃弾に匹敵する結果が出たといいます。
しかし、黒曜石にしてもアスファルトにしても限られた地域からしか採取できなかったものなのですが、日本全国の遺跡から発掘されているという事実があります。どうやら、古代日本人は交易を日本国内で広く行っていたようです。

アスファルトとコンクリートの違い

一般的には、アスファルトで舗装された道路も「コンクリート」と呼ばれます。しかし、コンクリートで舗装された道路もまた別に存在しています。では、「コンクリート」とは何を指しているのでしょうか?
そもそも、「コンクリート」とは「人工的に作った石」を指しています。砂や砂利に硬化剤を混ぜて固め合わせたものが「コンクリート」なのです。一般的に「コンクリート」と呼ばれているのは、セメント剤で硬化させたもので正式には「セメントコンクリート」と呼びます。
アスファルト舗装は「アスファルトコンクリート」になるのです。セメントコンクリートは、圧力や温度の変化で間延びすることがあり、硬化に時間が掛かるため、道路舗装では変化が少なく短時間で済ませることが出来るアスファルトコンクリートが多用されているのです。

アスファルトを作るには

アスファルトとともに道路舗装に使用されていたコールタールは、石炭を蒸し焼きにしてコークスを製造する際に出る副産物です。アスファルトは、前述のように原油を蒸留して石油製品を取り出した後に残った残渣油が原料となっています。
この残渣油をそのまま使ったり、加工したりして始めてアスファルトとして使用されるのです。しかし、アスファルトの原料である残渣油は接触改質などを行うことでガソリンを作り出せるため、アスファルトの生産量は他の石油製品ほど多くはありません。

アスファルトの性質

アスファルトの性質

アスファルトは非常に優れた性質を持った接着剤であり硬化剤として使用されています。しかし、全ての物事には長所があれば短所があります。
アスファルトもその例外ではありません。アスファルトにはどのような長所と短所があるのでしょうか?


舗装・接着などの加工が容易に出来る

アスファルトは加熱して液体の状態で扱うのが一般的です。アスファルトの融点は50℃前後と低めで、常温まで冷やすとすぐに固まってしまいます。そのため強い火力を得られなかった石器時代でも、接着剤としての役割を果たすことが出来たのです。
現在の道路舗装においては、硬化時間が24時間以上掛かってしまうセメントコンクリートに対してアスファルトコンクリートは、5〜6時間で硬化して通行できるようになるので道路の舗装や補修を務められているのです。

融点の低さからくるアスファルトの融解

ただ、このアスファルトの融点である50℃と言う温度の低さは夏場に思わぬ障害となってしまいます。夏場の強い日差しは道路が吸収してしまうため、道路は外気温よりも熱くなってしまいます。そのため、道路はあっという間に50℃以上にまで上がるためアスファルトが道路の表面に融け出してきて、靴底にネバネバと張り付いてしまうのです。
日が落ちると気温は下がり表面に滲み出てきたアスファルトも固まるのですが、舗装したときのようにアスファルトが均一になっていないのでガタガタした路面になってしまうのです。

鉄筋補強が必要ないアスファルトコンクリート

セメントコンクリートを使用した建設現場では、鉄骨で構造を作っているのを見ることが出来ます。鉄筋コンクリートは、この鉄骨構造の耐久性をセメントコンクリートによって高められるように考えられたものなのです。
道路舗装で使用されるアスファルトコンクリートの場合、砂利を盛り上げてロードローラーで平らになるように均していくだけです。砂利石どうしの隙間には砂と空気が入り込み、緩衝材としての役目を果たすのです。鉄筋構造は強度計算が必要となりますが、アスファルトコンクリートには鉄筋構造そのものが必要ないのです。

轍が出来やすいアスファルトコンクリート

ただ、工事が簡略化できるアスファルトコンクリートは上からの強い圧力によって轍が出来やすいという弱点を持っています。これは、鉄筋を入れていないことと緩衝材となる砂や空気が圧力で押し出されてしまうことによるものなのです。
轍の原因となるのは大型自動車や交通量の多さです。そのため、大型自動車の交通量が多い道路はアスファルトを厚く敷いて強度を高めるようにしているのです。また、ゴムやプラスチックを混合して欠点を克服した改質アスファルトの研究も進められています。