Bitumen-Gestein: Untersuchung der Haftung mittels Kontaktwinkel-Messungen

In Betracht der ansteigenden Verkehrsbelastung und der abnehmenden Verfügbarkeit geeigneter Rohstoffe für den Asphaltstraßenbau ist die Standfestigkeit von zunehmender Bedeutung. Eine erhöhte Aufmerksamkeit ist dabei der Adhäsion / Haftung zwischen Bindemittel und Mineralstoff zu widmen.
Der Mangel an naphtenbasischen Erdölen zwingt dazu, weniger geeignete paraffinbasische bzw. paraffin-naphtenbasische Erdöle als Rohstoffe für die Bitumenherstellung zu verwenden. Diese Erdöle weisen meist einen bedeutenden Paraffingehalt auf, wodurch Bitumen nicht zufriedenstellender Qualität entstehen kann.
Die Nutzungsdauer von Asphaltstraßen ist von vielen unterschiedlichen Einflüssen aus Verkehrs- und Klimabeanspruchungen abhängig. Insbesondere wirken Temperaturänderungen, Regenwasser, Luftsauerstoff, Fremdstoffe (Öle, Treibstoffe), sowie Tausalze auf den Asphalt ein. Entscheidend für die Dauerhaftigkeit von Asphalt ist das Haftverhalten zwischen Mineralstoff und Bitumen.
Untersuchungen zum Haftverhalten zwischen Bitumen und Mineralstoffen wurden bereits in den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts gemacht. Heute gibt es eine Vielzahl von Publikationen, die sich alle mit dem Phänomen Haftung zweier Stoffe aneinander und mit Möglichkeiten dies in ein objektives und quantitatives Prüfverfahren umzusetzen beschäftigen. Ein genormtes quantitatives Prüfverfahren gibt es derzeit nicht.
Ziel der Forschungsarbeit ist die Validierung des Prüfverfahrens „Beurteilung der Benetzbarkeit und des Adhäsionsvermögens von Bitumen mittels Kontaktwinkelmessungen“. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Benetzbarkeit von Bitumen unterschiedlicher Provenienz an Mineralstoffen und das Adhäsionsvermögen bei Wasserlagerung untersucht. Zusätzlich wird der Einfluss verschiedener Additive nachgeprüft.
Für die Untersuchung des Adhäsionsvermögens der Bitumina auf Mineralstoff- Glas- und PTFE-Oberflächen werden Kontaktwinkelmessungen an Bitumentropfen mit dem Kontaktwinkelmessgerät G 10 des Herstellers KRÜSS durchgeführt. Um den Einfluss der Oberflächenspannung der Bitumina auf die Benetzung und Haftung zu bestimmen, werden mit Hilfe des KRÜSS - Gerätes Messungen am hängenden Tropfen durchgeführt.
Zusätzlich werden auf PTFE (Kunststoff) - Oberflächen Kontaktwinkel am Bitumentropfen gemessen, die Aufschluss über den polaren Anteil der Bitumina geben sollen.
Als Referenzmaterial werden Objektträger aus Glas verwendet. Auf den Objektträgern wird das Haftvermögen und das Benetzungsverhalten unterschiedlicher Bitumen erforscht und als geeignetes Prüfverfahren untersucht.