Wie Bitumen geprüft wird.

In europäischen und nationalen Normen und Technischen Regelwerken festgelegte Anforderungen bilden eine sichere Basis für die Produktion und Verwendung von Bitumenprodukten.

Zur technischen Einteilung und Beurteilung der verschiedenen Bitumenarten und - sorten werden verschiedene grundlegende Prüfmethoden herangezogen, die in erster Linie die Konsistenz der Bitumen in unterschiedlichen Temperaturbereichen bestimmen.

Bei der Durchführung der Prüfverfahren sind die unbedingte Einhaltung der Prüfparameter und sorgfältige Vorbereitung Bedingung für zuverlässige Ergebnisse.

Erweichungspunkt Ring und Kugel (DIN EN 1427)

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Die Bestimmung des Erweichungspunktes Ring und Kugel ist in der Prüfnorm DIN EN 1427 beschrieben.

Der Erweichungspunkt Ring und Kugel dient der Prüfung des Verhaltens von Bitumen bei erhöhten Gebrauchstemperaturen.

Ermittelt wird die Temperatur, bei der eine in einem Messingring befindliche Bitumenschicht bei gleichmäßiger Erwärmung unter dem Gewicht einer Stahlkugel eine bestimmte Verformung erfährt.

Das Prüfverfahren zur Bestimmung des Erweichungspunktes Ring und Kugel wird seit über einhundert Jahren angewendet. Entsprechend groß ist der Erfahrungshintergrund zur Durchführung der Prüfung und der Interpretation der Ergebnisse für herkömmliche, nicht modifizierte Bitumen.

Bei komplexen Bitumen wie beispielsweise modifizierten Bindemitteln stoßen das Prüfverfahren und die Auswertung der Prüfergebnisse an Grenzen.

Die ARBIT Technische Information Erweichungspunkt Ring und Kugel finden Sie hier.

Nadelpenetration (DIN EN 1426)

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Hierbei handelt es sich um ein seit Jahrzehnten verwendetes Prüfverfahren, das heute in der DIN EN 1426 beschrieben wird.

Die Nadelpenetration wird bestimmt durch die in 1/10 mm gemessene Eindringtiefe, um die eine mit 100 g belastete Nadel bei einer Temperatur von
25 °C innerhalb von 5 Sekunden in das Bitumen eindringt.

Die Nadelpenetration dient der Prüfung des Verhaltens von Bitumen bei mittleren Gebrauchstemperaturen.

Das Prüfverfahren der Nadelpenetration eignet sich für alle Bitumenarten. Entscheidend für die Ermittlung zuverlässiger Prüfergebnisse ist die genaue Einhaltung der Prüftemperatur.

Die ARBIT Technische Information Nadelpenetration finden Sie hier.

Brechpunkt nach Fraass (DIN EN 12593)

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Die Bestimmung des Brechpunktes nach Fraass ist in der Prüfnorm DIN EN 12593 beschrieben.

Der Brechpunkt nach Fraass kennzeichnet das Verhalten des Bitumens bei niedrigen Gebrauchstemperaturen.

Er beschreibt den Übergang des Bindemittels vom zähplastischen in den spröden Zustand und gibt diejenige Temperatur an, bei der eine auf einem Stahlblech aufgebrachte dünne Bitumenschicht bei gleichmäßiger Abkühlung bricht oder Risse bekommt, wenn sie unter festgelegten Bedingungen gebogen wird.

Die Durchführung der Prüfung des Brechpunktes nach Fraass erfordert viel Erfahrung des durchführenden Laboranten.

Die ARBIT Technische Information Brechpunkt nach Fraass finden Sie hier.

Elastische Rückstellung (DIN EN 13398)

Die Prüfung der elastischen Rückstellung ist anwendbar auf mit Elastomeren modifizierte Bindemittel und dient dem Nachweis der Modifizierung des Bindemittels.

Der Probekörper wird bei einer festgelegten Temperatur und Ziehgeschwindigkeit um maximal 20 cm gedehnt und der entstandene Faden anschließend getrennt. Nach vorgegebener Zeit wird das Maß der Rückstellung der Fadenenden bestimmt und auf die Ursprungslänge bezogen.

Ein Zusammenhang zwischen dem Maß der elastischen Rückstellung und den Asphalteigenschaften, zum Beispiel dem Verformungsverhalten, besteht nicht.

Kraftduktilität (DIN EN 13589)

Das Verfahren der Kraftduktilitätsprüfung ist eine Weiterentwicklung der bekannten Duktilitätsprüfung. Es wird verwendet zur Beurteilung der kohäsiven Eigenschaften des Bindemittels und ist enthalten in der Anforderungsnorm für polymermodifizierte Bitumen.

Im Rahmen der Kraftduktilitätsprüfung wird der Probekörper bei einer festgelegten Temperatur und Ziehgeschwindigkeit gedehnt und die erforderliche Zugkraft kontinuierlich gemessen und elektronisch aufgezeichnet.

Aus den gespeicherten Daten wird u.a. die Formänderungsarbeit errechnet (DIN EN 13703). Weitere Ergebnisse sind die maximale Zugkraft oder die Dehnlänge des Probekörpers bis zum Fadenriss.

Anforderungen bestehen derzeit an die Formänderungsarbeit zwischen 200 mm und 400 mm Dehnlänge. Erweiterte Auswertungsmöglichkeiten der gemessenen Daten und die Nutzung von deren Informationspotenzial werden aktuell erforscht und diskutiert.

Biegebalkenrheometer (DIN EN 14771)

Das Biegebalkenrheometer ist ein Prüfgerät zur Ansprache des Verhaltens von Bitumen bei tiefen Temperaturen. Es ist in der Prüfnorm DIN EN 14771 beschrieben. In der gleichen Norm ist auch festgelegt, wie die Biegekriechsteifigkeit und die Steigung der Kriechkurve unter konstanter Last bei tiefen Temperaturen zu prüfen sind.

Die balkenförmige Bitumenprobe wird in einem Flüssigkeitsbad mit niedriger Temperatur auf zwei Stützen gelegt und in der Mitte für eine festgelegte Dauer mit einer konstanten Kraft belastet. Die Biegekriechsteifigkeit des Probekörpers wird aus den aufgezeichneten Daten der Biegespannung und -dehnung berechnet.

Die ermittelten Kennwerte erlauben Aussagen über das Verhalten des Bindemittels bei tiefen Temperaturen und unterstützen die Abschätzung des Tief-Temperatur-Verhaltens unterschiedlicher Bitumen.

Dynamisches Scherrheometer (DIN EN 14770)

Das dynamische Scherrheometer ermöglicht vielfältige Varianten der Ansprache und Charakterisierung von bitumenhaltigen Bindemitteln. Häufig verwendet wird die Prüfung des komplexen Schermoduls G* und des Phasenwinkels δ nach DIN EN 14770. Dazu wird das Bindemittel unter gleichmäßiger sinusförmiger Belastung bei verschiedenen Temperaturen geprüft. Zur Durchführung wird eine normgerecht vorbereitete Bitumenprobe auf eine unbewegliche Messplatte gelegt. Die darüber liegende Messplatte wird bis zu einem Prüfspalt von üblicherweise 1 mm abgesenkt und die Bitumenüberschüsse werden abgeschnitten.

Die eigentliche Prüfung erfolgt je nach Gerät und Prüftemperatur im Wasserbad oder unter Lufttemperierung. Die beiden Platten werden mit einer Frequenz von üblicherweise 1,59 Hz oszillierend gegeneinander bewegt bzw. gedreht, entweder spannungs- oder verformungsgeregelt. Die aufgebrachte Last und die entstandene Verformung (oder umgekehrt, je nach Versuchsregelung) werden permanent getrennt ermittelt und aufgezeichnet. Aus diesen Daten werden dann die viskoelastischen Kenngrößen des komplexen Schermoduls G* und des Phasenwinkels δ bestimmt.

Der komplexe Schermodul G* ist ein Maß der Bindemittelsteifigkeit. Der Phasenwinkel erlaubt eine Beurteilung des viskosen und elastischen Verhaltens des Bindemittels. Diese Daten unterstützen die Prognose des Beitrages des Bindemittels zur Standfestigkeit eines Asphalts bei mittleren und erhöhten Gebrauchstemperaturen und damit zum Beispiel seiner Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen.

 

Bezugsquelle DIN EN: Beuth Verlag