Handscanner für Bitumen

Asphalt hält nicht ewig. Irgend­wann altert er und beginnt zu bröckeln. Der Grund dafür liegt im Bitumen, dem klebrigen Binde­mittel, das die Gesteins­anteile im Asphalt zusammen­hält. Bitumen ist ein Erdölprodukt und besteht aus vielen ver­schiedenen orga­nischen Bestand­teilen, die sich im Lauf der Zeit chemisch verändern. Bisher konnte man den Zustand von Bitumen nur im Labor an­nähernd bestimmen. An der TU Wien wurde nun eine viel einfachere und genauere Methode entwickelt: Mit Hilfe einer Fluores­zenz-Analyse kann nun ein kleiner, mobiler Hand­scanner rasch und einfach die Qualität von Bitumen ermitteln.

Ver­schiedene Ursachen können sich negativ auf die Qualität von Bitumen auswirken“, erklärt der Chemiker Hinrich Grothe von der TU Wien. Er hat sich gemeinsam mit dem Team von Verkehrs­wissenschaftler Bernhard Hofko eingehend mit Bitumen beschäftigt. „Umwelt­einflüsse oder auch Fehler bei der Verar­beitung können dazu führen, dass Bitumen altert. Es verliert seine Elas­tizität, wird spröde und brüchig“, erklärt Grothe. „Das Altern von Bitumen ist eines der großen Probleme im Straßen­bau, aber auch in der Bauwerks­abdichtung.“ Bisher hat man das Bitumen meist mit mecha­nischen Mess­methoden untersucht. Über hundert ver­schiedene standardi­sierte Verfahren zur Qualitäts­messung gibt es bereits, doch sie können nur von Fach­personal im Labor angewandt werden. „Das muss doch auch einfacher gehen“, dachte man an der TU Wien und ent­wickelte ein Messgerät mit einem grund­legend anderen Prinzip.

Der Hand­scanner arbeitet mit Leucht­dioden, die bestimmte Anteile des Bitumens zum Fluores­zieren anregen. „Durch die Alterung des Bitumens ändert sich seine Zusammen­setzung. Die Mengen­verhältnisse von wichtigen Bestand­teilen, wie Alkanen, Aromaten, Harzen und Asphal­tenen, verschieben sich“, erklärt Hinrich Grothe. „Die Fluoreszenz­messungen spiegeln die Verschie­bungen in diesen Mengen­verhält­nissen wider.“ Wie sich zeigte, unter­scheidet sich neues von gealtertem Bitumen hin­sichtlich seiner Fluores­zenz ganz deutlich. „Wir haben drei Wellen­längen identi­fiziert, die sich für die Qualitäts­kontrolle ganz besonders gut eignen“, sagt Grothe. „Somit muss kein voll­ständiges Spektrum aufge­nommen werden, drei Einzel­messungen mit blauem, violettem und ultra­violettem Licht reichen voll­kommen.“

Auf Basis dieser Erkennt­nisse wurde ein tragbarer, hand­licher Scanner entwickelt, mit dem sich innerhalb von Sekunden eine zuver­lässige Messung durchführen lässt. So ist nun erstmals eine lücken­lose Qualitäts­kontrolle von Bitumen möglich. Nun werden Daten gesammelt, um mit dieser Methode in Zukunft nicht nur neues Bitumen, sondern auch recy­celtes Bitumen aus bestehenden Asphalt­belägen zu untersuchen. So soll man dann auf Knopfdruck messen können, ob es wieder­verwendet werden darf. Schon jetzt kann mit dem neuen Scanner festgestellt werde, ob ein bestimmtes Bitumen seine Qualität zwischen Raffi­nerie und Einbau geändert hat. Sein Einsatz konzen­triert sich somit auf Her­stellung, Lagerung, Verar­beitung sowie die viel­fältige Auf­bringung von Bitumen im Straßen­bau, bei Abdichtung von Gebäuden oder für den Korrosions­schutz tech­nischer Bauteile.

TU Wien / JOL