Reine Rheologie

Eine neu entwickelte Methode zur Erforschung der Rheologievon Bitumen und Bindemitteln bei niedrigen Temperaturenscheint vielversprechend. Hilde Soenen erklärt, warum.

Das ziel ist, eine einheitliche Methode zur Bestimmung des rheologischen Verhaltens von bitumenhaltigen Bindemitteln bei niedrigsten Verarbeitungstemperaturen zu schaffen“, erklärt Hilde Soenen, Bitumen Research Manager und Leiterin des Nynas Bitumenlabors an der Universität Antwerpen in Belgien, wo sie gerade ein neues Verfahren testet.

Derzeit gibt es zwei Standardmethoden zur Bestimmung des rheologischen Verhaltens von Bitumen: bei mittleren bis hohen Temperaturen mit dem dynamischen Scherrheometer (DSR), bei niedrigen Temperaturen mit dem Biegebalken-Rheometer (BBR).

Die DSR-Methode, bei der die Materialproben zwischen zwei parallelen Platten angebracht werden, ist vielseitiger und benötigt weniger Material als die BBR-Untersuchung. Die DSR arbeiten gegenwärtig mit Platten von 25 und 8 mm Durchmesser. Diese Rheometeranordnung beschränkt die Untersuchungen auf Temperaturen bis etwa 0 ° C. Durch die Verwendung von Platten mit nur 4 mm Durchmesser kann der Temperaturbereich womöglich bis -20 ° C oder sogar -30 ° C ausgedehnt werden. Kleinere Materialproben sind zudem vorteilhaft für die Untersuchung von gealterten Bindemittelproben, weil diese selten in größeren Mengen verfügbar sind.

„An der Aalto-Universität in Helsinki hat der Doktorand Olli-Ville Laukkanen die DSR-Variante mit 4-mm-Platten untersucht. Er hat das Testverfahren optimiert, unter anderem die Probeneingabe und die nötigen Kalibrierungen, und dafür Geräte der University of Massachusetts in Amherst verwendet“, berichtet Hilde Soenen.

Eine andere Austauschstudentin, Judita Gražulytė vom Straßenbauinstitut der Universität Vilnius in Litauen, hat die 4-mm-DSR-Methode auf die Geräte im Nynas Labor angewandt und dabei Testergebnisse erzielt, die denen im US-Labor entsprechen.

„Das legt eine Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit nahe, und das ist die Voraussetzung für jede Form von Testmessung in einem performanzbezogenen Selektionssystem für bitumenhaltige Bindemittel.“

Die 4-mm-DSR-Methode ist indes nicht frei von Herausforderungen, beispielsweise bei der Temperatursteuerung und bei der Präparierung und Einsetzung der Proben.

„Wir arbeiten daran, diese Aufgaben zu lösen, und müssen da noch einiges tun.“

Die Relevanz der rheologischen Daten nimmt zu. Die rheologischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen vermitteln Einsichten in das Alterungsverhalten und Beständigkeit der Bindemittel. Ein spezifischer Indikator (δ Tc) für solche Beurteilungen wird aus den rheologischen Daten berechnet.

„Wir glauben, dass die neue 4-mm- Methode auch hier eine wichtige Rolle spielen wird.“

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