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as 05/19

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32 Schwerpunkt: Qualagon

32 Schwerpunkt: Qualagon DAI-Forschung Detektion der Identität bitumenhaltiger Bindemittel anhand einer Visualisierung in Netzdiagrammen Zur Sicherstellung möglichst gleichmäßiger Performance-Eigenschaften von Asphalt ist das Bindemittel ein wesentlicher Bestimmungsfaktor. Für die Qualitätssicherung der Asphaltproduktion muss daher ein großes Interesse an Bindemittelanlieferungen mit möglichst konstanten Materialkennwerten bestehen. Mit einfachen Prüfverfahren (Erweichungspunkt Ring und Kugel oder Nadelpenetration) alleine ist eine Wareneingangskontrolle u. U. als fraglich einzustufen. Mit komplexen Untersuchungsmethoden, ggf. einschließlich chemischer Analysen, ist dies zwar möglich, aber vom Untersuchungsaufwand sicherlich ungeeignet für eine schnelle Überprüfung der Bindemitteleigenschaften. Die rheologische Charakterisierung von bitumenhaltigen Bindemitteln mit Untersuchungen im DSR liefern nach bisherigem Kenntnisstand umfassendere Materialbeschreibungen, die möglicherweise einen vom Aufwand her noch vertretbaren Ansatz zur Qualitätssicherung bieten. Von Prof. Dr.-Ing. Martin Radenberg und M.Sc. Daniela Breddemann Die im Auftrage des DAI durchgeführten Untersuchungen hatten zum Ziel, die Identität der bitumenhaltigen Bindemittel eindeutig zu detektieren und die dazu geeigneten Prüfergebnisse so zu visualisieren, dass eine sichere Qualitätsüberwachung ermöglicht wird. Demzufolge musste der Aufwand (insbesondere zeitlich) so gering wie möglich gehalten werden. Untersuchungsmethodik sowie Probenauswahl und -beschaffung Im Sinne einer variablen Gestaltung des Untersuchungsprogramms bezüglich Aufwand und Aussagekraft der Ergebnisse wurde ein dreistufiges Untersuchungsprogramm gewählt. Für alle drei Untersuchungsansätze wurde ein Vergleich der Kenndaten im frischen und im gealterten Zustand für notwendig erachtet. Um auch hier den Aufwand und den Gerätebedarf zu begrenzen, Mit „Qualagon“ steht eine Qualitätsüberwachung, etwa für die Wareneingangskontrolle, zur Verfügung. (Quelle: Malvern Panalytical) 5|2019

Schwerpunkt: Qualagon 33 wurde mit Voruntersuchungen ein RTFOT-Alterungsgrad gesucht, der etwa dem der kombinierten Alterung mit RTFOT+PAV entspricht. Das Untersuchungsprogramm gliederte sich somit in einen Einfachen Ansatz, einen Erweiterten Ansatz und einen Komplexen Ansatz jeweils am frischen und am gealterten Bindemittel. Mit dem Einfachen Ansatz wurde die Möglichkeit einer hinreichenden Charakterisierung anhand der beiden Bindemittelkennwerte Erweichungspunkt Ring und Kugel und Nadelpenetration [1, 2] überprüft. Mit dem Erweiterten Ansatz wurden die Bindemittel im DSR anhand eines Temperatur-Sweeps bei einer Oszillationsfrequenz von 1,59 Hz charakterisiert [3]. Bei dem Komplexen Ansatz wurde die Prüfsystematik im DSR (Erweiterter Ansatz) um einen Scher-Kriechversuch bei -10 °C ergänzt. In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurde festgelegt, neun Bindemittelarten und -sorten (Tabelle 1) zu untersuchen. Die Bindemittelproben wurden dankenswerterweise von drei Mitgliedsfirmen des DAV bei ihrer Anlieferung an den Asphaltmischanlagen entnommen und zur Ruhr-Universität Bochum versandt. Dabei wurden je Bindemittelart und -sorte drei Proben zu unterschiedlichen Anlieferungszeiten beprobt. Durch die räumliche Lage der drei Probenahmeorte konnte gewährleistet werden, Straßenbaubitumen PmB VvBitumen 50/70 25/55-55 A 25/35 V (L/H) (9/3 Lieferstellen) (15/4 Lieferstellen) (9/3 Lieferstellen) 160/220 45/80-50 A RC (9/3 Lieferstellen) (12/4 Lieferstellen) Tabelle 1: Ausgewählte Bindemittelarten und -sorten dass drei unterschiedliche Produktionsstätten/Lieferstellen berücksichtigt waren. Insgesamt wurden somit 54 Bindemittel im frischen und im gealterten Zustand jeweils mit drei Prüfansätzen untersucht. Ergebnisse Laboralterungsverfahren (Langzeitschnellverfahren) Um einen Unterschied im Gebrauchsverhalten zwischen Bindemitteln gleicher Sorte erkennen zu können, ist eine ergänzende Betrachtung anhand simulierter Alterungsvorgänge sinnvoll. Die Alterung mit dem RTFOT-Verfahren [4] stellt dabei im Wesentlichen die simulierte Beanspruchung durch den Heißverarbeitungsprozess dar. Die 500 50/70 160/220 25/55-55 A 45/80-50 A RC 25/35 V 50/70 (gealtert) 160/220 (gealtert) 25/25-55 A (gealtert) 45/80-50 A RC (gealtert) 25/35 V (gealtert) mm] Nadelpenetration [1/10 50 PI = -1 PI = 0 PI = 1 5 30 40 50 60 70 80 90 100 Erweichungspunkt Ring und Kugel [°C] Abbildung 1: EP RuK und Nadelpenetration der 54 untersuchten Bindemittel (frisch und gealtert) 100,0 90,0 Proben gleicher Lieferquelle Nadelpenetration [%] Abnahme 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 50/70 160/220 25/55-55 A 45/80-50 A RC 25/35 V 0,0 -20,0 -10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Zunahme Erweichungspunkt Ring und Kugel [%] Abbildung 2: Prozentuale Veränderung der Nadelpenetration und des EP RuK durch erweiterte RTFOT-Alterung C 5|2019