Prüfverfahren

Eurobitume fördert den effizienten, wirtschaftlichen und sicheren Gebrauch von Bitumen. Die in harmonisierten Normen festgelegten Anforderungen bilden eine verlässliche Basis für die Verwendung von Bitumen in ganz Europa. Eurobitume unterstützt die Entwicklung zweckmäßiger Anforderungsnormen und Prüfverfahren durch die Beteiligung in CEN Arbeitsgruppen. Zur technischen Einteilung und Beurteilung der verschiedenen Bitumenarten und -sorten werden verschiedene grundlegende Prüfverfahren herangezogen, die in erster Linie die Konsistenz der Bitumen in unterschiedlichen Temperaturbereichen bestimmen.

Bitumenhaltige Bindemittel

Die Eigenschaften bitumenhaltiger Bindemittel werden meist mit konventionellen Verfahren geprüft, zu denen langjährige Erfahrungen vorliegen. Diese Prüfmethoden wurden für nicht modifizierte Straßenbaubitumen entwickelt und validiert. Aus praktischen Gründen wurden diese Prüfverfahren für modifizierte Bindemittel übernommen. Neuere Prüfverfahren sind möglicherweise besser für die Beschreibung der Eigenschaften modifizierter Bindemittel geeignet. Eurobitume hat diese Prüfverfahren diskutiert und Empfehlungen zur Aufnahme in Anforderungsnormen gegeben.



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EINZELNE PRÜFVERFAHREN

Erweichungspunkt Ring und Kugel (EN 1427)

Dieses Verfahren nach EN 1427 dient der Prüfung des Verhaltens von Bitumen bei erhöhten Gebrauchstemperaturen. Ermittelt wird die Temperatur, bei der eine in einem Messingring befindliche Bitumenschicht unter dem Gewicht einer Stahlkugel eine bestimmte Verformung erfährt. Dieses Prüfverfahren wird seit über einhundert Jahren angewendet.

Nadelpenetration
(EN 1426)

Ein seit Jahrzehnten verwendetes Prüfverfahren, das heute in der 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. Sie dient der Prüfung des Verhaltens von Bitumen bei mittleren Gebrauchstemperaturen und eignet sich für alle Bitumenarten.

Penetrationsindex
(EN 1427)

Der Penetrationsindex ist kein eigenständiges Prüfverfahren, sondern wird aus den Werten des Erweichungspunktes Ring und Kugel und der Nadelpenetration errechnet. Grundlage der Berechnung ist die Annahme, dass Bitumen bei der Temperatur ihres Erweichungspunktes Ring und Kugel eine Penetration von 800 0,1 mm aufweisen. Für die meisten konventionellen Bitumen ist diese Annahme richtig, nicht jedoch für polymermodifizierte Bitumen oder Spezialbitumen. Urspünglich wurde die Berechnung mit den bei unterschiedlichen Prüftemperaturen bestimmten Werten der Nadelpenetration entwickelt.

Brechpunkt nach Fraass
(EN 12593)

Die Prüfung nach EN 12593 beschreibt den Übergang des Bindemittels vom zähplastischen in den spröden Zustand und gibt die Temperatur an, bei der eine dünne Bitumenschicht bei gleichmäßiger Abkühlung bricht oder Risse bekommt, wenn sie unter festgelegten Bedingungen gebogen wird. Die Prüfung kennzeichnet das Verhalten des Bitumens bei niedrigen Gebrauchstemperaturen.

Elastische Rückstellung
(EN 13398)

Diese Prüfung ist anwendbar auf mit Elastomeren modifizierte Bindemittel und dient dem Nachweis der Modifizierung. Die Probe wird bei einer festgelegten Temperatur und Ziehgeschwindigkeit auf maximal 20 cm gedehnt und anschließend durchtrennt. Nach vorgegebener Zeit wird das Maß der Rückstellung der Fadenenden bestimmt und auf die Ursprungslänge bezogen.

Kraftduktilität
(EN 13589)

Die Weiterentwicklung der bekannten Duktilitätsprüfung dient zur Beurteilung der kohäsiven Eigenschaften. Die Prüfung ist Teil der Anforderungsnorm für polymermodifizierte Bitumen. Die Probe wird bei einer festgelegten Temperatur und Ziehgeschwindigkeit gedehnt und die erforderliche Zugkraft kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet. Aus den Daten werden u.a. die Formänderungsarbeit, die maximale Zugkraft oder die Dehnlänge des Probekörpers bis zum Fadenriss errechnet. Erweiterte Auswertungsmöglichkeiten werden aktuell erforscht und diskutiert.

Komplexer Schermodul und Phasenwinkel - Dynamisches Scherrheometer (DSR)
(EN 14770 )

Das Dynamische Scherrheometer (DSR) ist ein Prüfgerät, mit dem die Eigenschaften von Bitumen unter einer Vielzahl von Prüfbedingungen bestimmt werden können. Das DSR kann eine Probe mit definierter Spannung belasten und die Reaktion des Prüfmaterials messen; aus den Messdaten können Materialeigenschaften wie der komplexe Schermodul G* und der Phasenwinkel berechnet werden. Das Prüfverfahren wird in der Norm EN 14770 beschrieben. Üblicherweise wird über einen weiten Temperatur- bzw. Frequenzbereich geprüft, im so genannten Temperatur- bzw. Frequenzsweep. Aus den Messdaten werden der komplexe Schermodul G* und der Phasenwinkel δ bei festgelegten Temperaturen bzw. Frequenzen errechnet.

Multiple Stress Creep and Recovery Test (MSCRT)
(EN 16659)

Das Dynamische Scherrheometer (DSR) wird auch zur MSCR-Prüfung genutzt. Dieses Prüfverfahren wird in der Norm EN 16659 beschrieben und spricht das elastische Verhalten von Bitumen und seine Empfindlichkeit gegen bleibende Verformung ebenso an wie deren Spannungsabhängigkeit. Eine Bitumenprobe wird zwischen zwei parallelen Prüfplatten für genau 1,0 s mit konstanter Kriechspannung belastet und anschließend 9,0 s lastfrei belassen. Zehn dieser Kriech- und Erholungszyklen werden ohne Pause durchgeführt, aus denen die prozentuale Erholung und der nicht rückformbare Anteil des Bitumens berechnet werden. Der Name des Verfahrens ‘Multiple-Stress Creep and Recovery Test’ beruht auf der Durchführung der Prüfung bei verschiedenen Laststufen.

Biegebalkenrheometer
(EN 14771)



Das Biegebalkenrheometer ist ein Prüfgerät zur Ansprache des Verhaltens von Bitumen bei tiefen Temperaturen und in der Prüfnorm EN 14771 beschrieben. Die balkenförmige Bitumenprobe wird in einem Flüssigkeitsbad bei niedriger Temperatur 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 Werte erlauben Aussagen über das Verhalten des Bindemittels bei tiefen Temperaturen.

Kurzzeit-Alterung: RTFOT-Verfahren
(EN 12607-1)

Das RTFOT-Verfahren (RTFOT: Rolling Thin Film Oven Test) ist kein Prüfverfahren, sondern ein Konditionierungsprozess und wird in der Norm EN 12607-1 beschrieben. Im RTFOT werden die kombinierten Effekte von Wärme und Luft auf einen dünnen Bitumenfilm angesprochen. Ziel ist es, die Alterungsprozesse des Bitumens während Mischen und Transport von Asphalten zu simulieren. Während für Straßenbaubitumen eine zufriedenstellende Korrelation mit der Alterung während der Asphaltmischgutproduktion festgestellt werden konnte, sind die üblichen Konditionierungsparameter nicht ohne Weiteres auf modifizierte Bitumen übertragbar: ihre Viskosität könnte zu hoch sein, um den Bitumenfilm adäquat zu bewegen.

Langzeit-Alterung: Druckalterungsbehälter (PAV)
(EN 14769)

Wie auch das RTFOT-Verfahren ist die Alterung im Druckalterungsbehälter (PAV: Pressure Ageing Vessel) ein Konditionierungsverfahren; es soll das Langzeit-Alterungsverhalten ansprechen und wird üblicherweise nach dem RTFOT-Verfahren durchgeführt. Zwar bestehen noch offene Fragen zur Anwendbarkeit des Alterunsgverfahrens, insbesondere wegen der langen Beaufschlagung des Bitumens mit hohen Temperaturen, dennoch ist das PAV-Verfahren derzeit in Europa wie in den USA Referenzverfahren. Es wird in der Norm EN 14769 beschrieben. Dünne Schichten der Probe werden bei hohen Temperaturen für eine festgelegte Zeit erhöhtem Umgebungsdruck (2,1 MPa) ausgesetzt. Mit dem Druckalterungsbehälter soll das Maß an Alterung simuliert werden, dem das Bitumen in einigen Jahren Liegedauer unterliegen wird.

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