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Detailergebnis zu DOK-Nr. 77799

Nanopartikel als Zugabe für Bitumen (Orig. engl.: Nanomaterials for asphalt binders)

Autoren	G. Cheraghian
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt

Braunschweig: Institut für Straßenwesen, Technische Universität Braunschweig, 2021, 161 S., zahlr. B, T, Q (Schriftenreihe Straßenwesen H. 39). - ISBN 978-3-932164-42-2

Die Zugabe von Nanopartikeln zum Bindemittel Bitumen ist eine von vielen Möglichkeiten der vorteilhaften Veränderung von chemisch-mechanischen Bindemitteleigenschaften, aber eine vergleichsweise junge Technologie. Der Autor fokussiert sich auf die Beeinflussung des Alterungsverhaltens. Die Resistenz von Bitumen gegenüber Alterung ist eine Eigenschaft von großem Interesse, weil die Alterung zu einer nachteiligen Versprödung und Rissanfälligkeit des Bindemittels führen kann. Bitumenalterung ist bereits während der Asphaltherstellung zu beobachten, infolge der hohen Produktionstemperaturen von über 110 bis 230 °C, aber auch danach während des Asphalteinbaus und während der Liegezeit primär infolge der Einwirkungen aus Sauerstoff und Sonneneinstrahlung. Um die Bitumenalterung zu reduzieren, verfolgt der Autor zwei Ansätze, die Verringerung der Kurzzeitalterung und die Verringerung der Langzeitalterung. Zur Verringerung der Kurzzeitalterung betrachtet er eine mögliche Absenkung der Herstellungstemperatur von Asphalt mittels Anwendung der Warm-Mix-Asphalt (WMA)-Technologie. Durch Absenkung der Herstellungstemperatur werden die Bitumenalterung und damit die Verhärtung und Versprödung des Bindemittels deutlich herabgesetzt. Folglich darf erwartet werden, dass der Asphalt rissbeständiger und dauerhafter ist. Bei der WMA-Technologie wird gegenüber der herkömmlichen Technologie der Asphalt bei Mischtemperaturen hergestellt, die um bis zu 50 °C niedriger sind. Dies hat jedoch vielfach den Nachteil, dass die entstehenden Asphalte fehleranfällig sind im Zusammenhang mit Feuchte, beispielsweise wenn sie auf feuchten oder nassen Unterlagen eingebaut werden. So wird die Möglichkeit untersucht, das Bindemittel des temperaturabgesenkt hergestellten Asphalts mittels Nanopartikeln zu modifizieren, um die Wasserempfindlichkeit des Mischguts zu reduzieren und um keine Einbußen in den Gebrauchseigenschaften des Asphalts hinnehmen zu müssen. Der zweite Lösungsansatz betrifft die Langzeitalterung von Asphaltstraßen. Er untersucht die Möglichkeit, Nanopartikel aus einem synthetisch hergestellten, kolloiden Material aus Ton und pyrogenem Siliziumdioxid beziehungsweise aus reinem pyrogenem Siliziumdioxid einzusetzen, um die Alterungsresistenz von Bitumen gegenüber UV-Strahlung zu verbessern. Für beide Ansätze, also Verringerung der Kurzzeit- und der Langzeitalterung, macht der Autor umfangreiche Labortests an unterschiedlichen Nanomaterialien und wendet dabei eine breite Palette an Labortests an, um möglichst umfassende Kenntnisse zu erhalten zu den rheologischen, chemisch-physikalischen und mikrostrukturelle Auswirkungen der Bitumenmodifikation mittels Nanopartikeln.