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Weiterführende Untersuchungen zur Beurteilung des Adhäsionsverhaltens zwischen Bitumen und Gestein

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[Quelle: http://bast.opus.hbz-nrw.de]

Die Dauerhaftigkeit der Straßen hängt maßgeblich vom Haftverhalten zwischen dem Bitumen und der Gesteinskörnung ab. Seit Jahrzehnten wird das Haftverhalten unterschiedlicher Gesteine und Bitumen mit diversen Prüfverfahren untersucht. Eine Quantifizierung der Einflussfaktoren konnte bisher nicht erreicht werden, jedoch hat das Gestein nach den Ergebnissen des AiF-Forschungsprojektes IGF 16639N einen größeren Einfluss auf die Adhäsion als das Bitumen. Im Projekt soll die Komponente Gestein genauer untersucht und der Einfluss der verschiedenen Gesteinseigenschaften auf die Adhäsion quantifiziert werden. Ein Schwerpunkt der Forschungsaufgabe ist dabei, zu untersuchen, ob der Parameter Zeta-Potential dazu dienen kann, die Wechselwirkung zwischen Bitumen und Gesteinsaggregaten zu beschreiben. Aus der Literatur geht hervor, dass niedrige Potentialdifferenzen zwischen Bitumen und Gestein auf eine gering wirksame adhäsive Bindung/elektrostatische Wechselwirkung hindeuten und z. B. bei gleichsinniger Ladung sogar zur gegenseitigen Abstoßung von Gesteinsoberfläche und Bitumenmolekülen führen. Untersuchungen zeigen, dass Bitumenemulsionen negative Zeta-Potentiale aufweisen. Bei den Rolling-Bottle-Versuchen konnte ein signifikanter Einfluss der Gesteinseigenschaften insbesondere des Zeta-Potentials und des Ca-Anteils der löslichen Salze auf den Umhüllungsgrad festgestellt werden. Der Schüttelabriebversuch hat sich mit den gewählten Randbedingungen als ungeeignet für die Quantifizierung möglicher Einflussfaktoren erwiesen. Ebenso konnten mit der Tropfenkonturanalyse weder Einflüsse aus den Gesteinseigenschaften noch aus den Bitumeneigenschaften als maßgeblich quantifiziert werden. Dennoch kann grundsätzlich eine Aussage über das Haftverhalten zwischen Bindemittel und Gestein getroffen werden. Weiterhin kann die Wirkung von Wasser auf das Haftverhalten messtechnisch erfasst werden. Die Versuche zur Haftgrenztemperatur zeigen, dass der pH-Wert des Wassers einen Einfluss auf die Haftgrenztemperatur (HGT) ausübt. Mit abnehmendem pH-Wert sinkt bei Diabas und Grauwacke das Zeta-Potential (Betrag). Je höher das Zeta-Potential (Betrag) ist, desto geringer ist die Haftgrenztemperatur.

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Bücher, Broschüren

Jürgen Hutschenreuther, Thomas Wörner
Asphalt im Straßenbau
3., Aufl.
2017, 496 S., m. farb. Abb. 24 cm, Softcover
Kirschbaum

 

 

In dem Praxiswerk werden die Grundlagen und Voraussetzungen für die Herstellung von Asphalt erläutert, die verschiedenen Bauweisen dargestellt und die praktische Ausführung eines qualitativ hochwertigen Bauwerks besprochen. Die 3. Neuauflage trägt insbesondere den zwischenzeitlich eingetretenen Aktualisierungen der Regelwerke (ZTV/TL Asphalt, TL Bitumen, TL BE, TL S bit) bzw. der Empfehlungen und Merkblätter Rechnung und adaptiert alle neu eingeführten Standards. Neu in die 3. Auflage aufgenommen wurden die Kapitel: - Gesteinsprüfungen, - Reparaturasphalte, - Fugenmassen, - Asphaltarmierungen, - Asphalt unter extremen Klimabedingungen. Wesentlich ergänzt wurde das Werk außerdem um Themen wie neue Technologien im Bereich der Bitumenlogistik, Griffigkeit, Landwegebau und Hinweise zu InLine Pave und Patching.

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Sabine Hübner, Andreas Schmohl
Freisetzung von Mecoprop aus Polymerbitumendachbahnen - Modellierung des Transportverhaltens von Mecoprop bei der Bodenpassage unter Berücksichtigung der Vorgaben des Prüfplans aus der "PG Mecoprop"
Bauforschung, Band T 3356
2018, 26 S., 15 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Polymerbitumendachbahnen für Gründächer enthalten als Durchwurzelungsschutz Mecoprop-Ester, welche nach und nach an die Oberfläche diffundieren, hydrolysieren und schließlich als Carbonsäure freigesetzt werden. Das sogenannte "Mecoprop-P" der freien Carbonsäure stellt die treibende Kraft dar. Die Freisetzung von Durchwurzelungsschutzmitteln aus Dachbahnen wurde in diesem Forschungsprojekt vom Fraunhofer IBP untersucht. Dabei sollte der zeitliche Konzentrationsverlauf im Porenwasser in 1 m Tiefe abgeschätzt werden. Die Modellierung der Mecoprop-Konzentration sollte unter Verwendung der vorgegebenen Rahmenbedingungen sowie verschiedener relevanter Eingangsparameter erfolgen.

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Sabine Hübner, Regina Schwerd
Validierung des Laborversuches nach DIN CEN/TS 16637-2 zur Freisetzung von Radiziden aus Bitumendachbahnen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3359
2018, 22 S., 10 Abb. u. 8 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ester der 2-(4-Chlor-2-methylphenoxy)-propionsäure ("Mecoprop", MCPP) finden in Polymerbitumen-Abdichtungsbahnen, die z.B. zur Dachabdichtung bei Gründächern eingesetzt werden, Anwendung. Bei Kontakt mit Wasser werden die Mecoprop-Ester aus der Bitumenbahn ausgewaschen und Mecoprop durch Hydrolyse aus den Estern freigesetzt. Durch die radizide Wirkung des Mecoprops werden Polymerbitumenbahnen mit Gründachaufbau vor Durchwurzelung geschützt. Wirksam ist allerdings nur das (R)-(Plus)-Enantiomer, "Mecoprop-P", das in modernen Rezepturen zum Schutz vor Durchwurzelung überwiegend vorhanden ist. Mit dem ablaufenden Regenwasser kann so Mecoprop in die Umwelt eingetragen werden. Der Eintrag von Mecoprop aus Bauprodukten in die Umwelt soll bauaufsichtlich In Bezug genommen werden. Die Freisetzung von Mecoprop aus Bitumendachbahnen wurde bereits in den Forschungsvorhaben P 52-5- 20.88-1497/15 und P 52-5- 20.88.2-1999/16 untersucht. Dabei wurde unter anderem der Laborversuch nach DIN CEN/TS 16637-2 ("Horizontale dynamische Oberflächenauslaugprüfung") angewandt. Zukünftig sollen die Ergebnisse aus dem Laborversuch nach DIN CEN/TS 16637-2 als Eingangsdaten für ein mathematisches Modell zur Modellierung der Umwelteinwirkungen von Mecoprop dienen. Um ein robustes Verfahren zu erhalten, ist eine detaillierte Vorschrift für alle Arbeitsschritte der Oberflächenauslaugprüfung unabdingbar, da nur so die Reproduzierbarkeit als auch eine möglichst gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen den Laboratorien sichergestellt werden kann.

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H. Dorner, M. Schmalz
Differenzthermoanalyse 'DTA' von Bitumen-Interpretation und Vergleich mit thermomechanischen Kennwerten. Schlußbericht
1988, 125 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Untersucht wurden 14 Straßenbaubitumen (B 45, B 80, B 200) aus 8 verschiedenen Herkunftsländern. Zur Charakterisierung der Bindemittel wurden Verfahren nach DIN 1995 eingesetzt. Zusätzlich wurden thermoanalytische (DTA) und infrarotspektroskopische Untersuchungsmethoden angewandt. Die Bitumenproben wurden in nicht gealtertem und gealtertem Zustand geprüft. Eine Reihe von Meßdaten der Normuntersuchungen dienten als Korrelationsgrößen für die Interpretation der thermoanalytisch erhaltenen Ergebnisse. Die DTA der Bitumen erfolgten durch definiertes Aufheizen und Abkühlen von Proben im Bereich von -100 Grad Celcius bis +100 Grad Celcius. Dabei wurden charakteristische und reproduzierbare Thermogramme erhalten. Aus ihnen ließen sich Glasübergangsbereiche mit den zugehörigen Glasübergangstemperaturen bestimmen. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Bericht aus dem LA 7 "Asphaltbauweisen". Einsatz von Tetrachlorethen im Rahmen der Werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) an Asphaltmischwerken
Straße + Autobahn, 2020

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Gottschalk, Herbert; Kneißl, Martin
Abdichtungen: Ausführungsfehler oder Fehler im System? Normenkonform, aber nicht den Regeln der Technik entsprechend (kostenlos)
tHIS. Tiefbau. Hochbau. Ingenieurbau. Straßenbau, 2020

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Radenberg, Martin; Staschkiewicz, Matthias
Rheologische Untersuchungen zur Charakterisierung des Kälteverhaltens von bitumenhaitigen Bindemitteln mit dem Scher-Relaxationsversuch
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Wellner, Frohmut
Die Geschichte des Asphaltstraßenbaus in Deutschland
Straße + Autobahn, 2020

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Kluger, Norbert; Musanke, Uwe
Arbeitsplatzgrenzwert für Bitumen festgelegt. Ermittlung und Bewertung der Exposition bei Heißverarbeitung sowie Maßnahmen zur Expositionsreduzierung (kostenlos)
Bauportal, 2020

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