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Entwicklung einer Prüfsystematik zur Identifizierung der Bitumenart und der verwendeten Modifizierungsmittel in einem Ausbauasphalt

BASt-Bericht S 168

Michael Gehrke, Ingenieurgesellschaft für Technische Analytik mbH, Herne
Dietmar Stephan, Sandra Weigel, Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie, Institut Bauingenieurwesen, Fakultät VI Planen Bauen Umwelt, Technische Universität Berlin
150 Seiten
Erscheinungsjahr: 2021
Projektnummer: 07.0286
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Da Polymer-, Gummi-, wachs- und mehrfachmodifizierte Bitumen seit Jahren im Asphaltstraßenbau eigesetzt werden, kommen diese vermehrt im Ausbauasphalt vor. Zur Bewertung des Ausbauasphalts ist es daher notwendig, die Modifizierungen an der Mischanlage zu identifizieren.

Die Ausbildung des Bindemittelsacks beim Erweichungspunkt Ring und Kugel ist charakteristisch für die Modifizierung. Hierdurch können wachsmodifizierte Bitumen (WmB) recht präzise und Polymermodifizierten Bitumen (PmB) teilweise identifiziert werden.

Mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) werden die Schmelztemperaturen der Wachse erfasst. Hierdurch können WmB identifiziert und die Wachsarten unterschieden werden.

Die Analytik mittels Dynamischem Scherrheometer (DSR) startet mit der Bestimmung der Äquisteifigkeitstemperatur EG*T. Bei EG*T werden Frequenz-, Amplituden- und MSCR-Tests durchgeführt. Die Grenze des LVE-Bereichs dient der Identifizierung von WmB. Anhand der Kennwerte bei 0,1 Hz können PmB erkannt werden. Die Rückformung (MSCRT) dient der Identifizierung von Mehrfachmodifizierungen. Da Gummimodifizierte Bitumen (GmB) bei der Extraktion erkannt werden, können alle Modifizierungsarten identifiziert werden.

In den FTIR-Spektren (Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie) der modifizierten Bitumen verursachen einige Polymere und Wachse charakteristische Banden, wodurch diese erkannt werden. Die Identifizierung der übrigen Additive erfolgt mithilfe einer multivariaten Auswertung, wodurch mit Ausnahme der GmB (nicht erforderlich) alle Additive erkannt werden. An Stichproben konnte zudem eine Abgrenzung von Mehrfachmodifizierungen sowie eine Abschätzung der Zugabemenge erreicht werden.

DSR und FTIR ermöglichen beide eine schnelle, einfache und zielsichere Identifizierung der Bitumenmodifizierungen. Durch die FTIR-Analytik können die Modifizierungen mit der größtmöglichen Präzision bestimmt werden. Die DSR-Analytik erlaubt dafür zusätzlich eine baupraktische Bewertung der Bindemittel.

Development of a test system for identifying the bitumen type and the modifier used in a reclaimed asphalt

As polymer, rubber, wax and multimodified bitumen are used for asphalt road construction since many years, they increasingly occur in reclaimed asphalt. To assess the reclaimed asphalt, it is therefore necessary to identify the modifications in the mixing plants.

The formation of the binder bag at softening point ring and ball is characteristic for modifica-tion. In this way, wax modified bitumen (WmB) can be identified rather precisely and to a less extent polymer modified bitumen (PmB) can also be identified.

Differential scanning calorimetry (DSC) is used to record the melting temperatures of the wax-es. In this way, WmB can be identified and a differentiation can be made between the wax types.

The analysis by means of the dynamic shear rheometer (DSR) starts with the determination of the equi-stiffness temperature EG*T. Frequency-, amplitude- and MSCR-tests are performed at EG*T. The limit of the LVE range is used to identify WmB. PmB can be identified based on the characteristic values at 0.1 Hz. Creep recovery (MSCRT) is used to identify multi-modifications. As rubber modified bitumen (GmB) is identified on extraction, all types of modification can therefore be identified.

Several polymers and waxes cause characteristic bands in the FTIR spectra (Fourier Transform Infrared spectroscopy) of modified bitumen, which enables the identification of these additives. The other additives except the GmB (not necessary) can be identified by means of multivariate model. Further, due to random evaluations, the differentiation between single- and multimodification as well as the estimation of the content of some additives is possible.

DSR and FTIR both enable fast, simple and accurate identification of the bitumen modification. The modification can be determined with the greatest possible precision by using FTIR analysis. On the other hand, DSR analysis allows additional practical assessment of the binder on site.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
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  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.