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Detailergebnis zu DOK-Nr. 82176

Expansionsprozess von Schaumbitumen unter Berücksichtigung der Oberflächenenergie (Orig. engl.: Expansion process of foamed bitumen considering surface energy)

Autoren	Z. Cheng R. Wang X. Gao J. Ren Q. Song
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt

Road Materials and Pavement Design 26 (2025) Nr. 2, S. 324-339, 14 B, 2 T, zahlr. Q. − Online-Ressource: verfügbar unter: 10.1080/14680629.2024.2349026

Der Einsatz von Schaumbitumen gestattet Herstellung und Einbau von Asphalt bei niedrigen Temperaturen und ermöglicht dadurch eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen. Bei der anlagentechnischen Herstellung gilt ein hohes Expansionsverhältnis (ER) als entscheidende Kennzahl zur Beurteilung der Eigenschaft des Bitumenschaums, hinsichtlich Schaumoberfläche zur Umhüllung der Gesteinskörnungen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Provenienz eine nicht zu unterschätzende Rolle für die Qualität des Bitumenschaums einnimmt. Das chinesische Forscherteam verwendet hierfür den Begriff "intrinsische" Eigenschaft des Bitumens, welche die Schaumbildung beeinflusst, und hebt die Oberflächenenergie als grundlegende intrinsische Eigenschaft besonders heraus, da sie verschiedene Prozesse wie Adsorption, Benetzung, Bindung und Schaumbildung maßgeblich beeinflusst. Die vorgestellte Arbeit zeigt die formelmäßige Analyse des Bitumenschaum-Prozesses im Zusammenhang zwischen dem Expansionsverhältnis von Bitumenblasen und ihrer Oberflächenenergie. Die experimentellen Arbeiten wurden mit vier Bitumenvarianten an einer Labor-Schaumbitumenanlage bei Variation der Temperatur und des Wassergehalts durchgeführt. Es wurden Kontaktwinkel bei verschiedenen Prüfflüssigkeiten gemessen und die Oberflächenenergie-Parameter unter Zuhilfenahme des Young-Dupre-Kontaktwinkelprinzips ermittelt. Durch die Verknüpfung theoretischer Analysen mit experimentellen Ansätzen konnten u. a. folgende Schlussfolgerungen gezogen werden. (a) Der Expansionsprozess einer einzelnen Bitumenblase lässt sich mit Expansionsrate und Bitumenoberflächenenergie analytisch beschreiben. (b) Die Dispersionskomponente dominiert die Bitumenoberflächenenergie nahezu vollständig. (c) Es existiert eine enge exponentielle Beziehung zwischen dem Expansionsverhältnis und seiner Oberflächenenergie, ausgedrückt durch ein Bestimmtheitsmaß von 99 %. Dem beschriebenen Weg zur Charakterisierung eines für die Herstellung von Schaumbitumen geeigneten Basisbitumens wird hohes Potenzial zugesagt. Die analytischen und experimentellen Arbeiten sind nachvollziehbar erläutert, die Ergebnisse der Studie umfangreich tabellarisch und grafisch dokumentiert.