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.

Gealtertes Bitumen verliert seine nützlichen Eigenschaften

„Verschiedene Ursachen können sich negativ auf die Qualität von Bitumen auswirken“, erklärt der Chemiker Prof. Hinrich Grothe von der TU Wien. Er hat sich – gemeinsam mit dem Team von Verkehrswissenschaftler Prof. Bernhard Hofko (ebenfalls TU Wien) 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 der TU Wien 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.“

Handlicher Fluoreszenzscanner

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 wieder-verwendet 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.

Die TU Wien zeigt den Bitumen-Scanner, der erstmals öffentlich präsentiert wird, auf der Hannover Messe (Halle 6 - Stand D18, von 24.–28.4.2017).