Die europäische Norm „EN 1427 Bitumen und bituminöse Bindemittel – Bestimmung des Erweichungspunktes – Ring- und Kugelverfahren“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung des Erweichungspunktes von Bitumen und bituminösen Bindemitteln im Bereich von 28 Grad bis 150 Grad.
Der Übergang von Quecksilberthermometern zu elektronischen Temperaturgeräten zeigte, dass die Definition der Temperatur im Quecksilberthermometer nicht empfindlich genug war, um eine genaue und unvoreingenommene Übertragung auf elektronische Geräte zu ermöglichen. Auf Erweichungspunkte von Ringen und Kugeln über 100 Grad sollte geachtet werden, da sich die Bedingungen von der vorherigen Anwendung bis zur heutigen Testausrüstung möglicherweise geändert haben. Unterhalb von etwa 100 Grad ist der Unterschied in den Temperaturmesswerten zwischen dem elektronischen und dem Quecksilber-Stabthermometer im Vergleich zur Wiederholbarkeit dieser Testmethoden akzeptabel.
Das beschriebene Prüfverfahren gilt auch für bituminöse Bindemittel, die beispielsweise durch Extraktion aus bituminösen Gemischen gewonnen werden.
Die Verwendung dieser Norm kann gefährliche Materialien, Prozesse und Geräte beinhalten. Dieser Standard soll nicht alle Sicherheitsprobleme im Zusammenhang mit seiner Verwendung behandeln. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers, geeignete Sicherheits- und Gesundheitspraktiken festzulegen und die Anwendbarkeit gesetzlicher Beschränkungen zu ermitteln, bevor er versucht, diese Norm anzuwenden.
Bitumen ist ein komplexes Material, das keinen eindeutigen Schmelzpunkt hat. Mit zunehmender Temperatur wird Bitumen allmählich weicher und seine Viskosität nimmt ab, wodurch der Erweichungspunkt definiert wird. Der Erweichungspunkt von Bitumen ist die Temperatur, bei der Bitumen über einen willkürlichen Weichheitsgrad hinaus erweicht und kann durch Erweichungspunkttests bestimmt werden.
Die Labormethode zur Messung des Erweichungspunkts ist der Ring-Kugel-Test. Bei diesem Test wird die Bitumenprobe in zwei Messingringe gelegt und darauf Stahlkugeln platziert. Das System wird in ein Wasserbad gestellt und erhitzt. Die Temperatur, bei der eine mit Bitumen beschichtete Stahlkugel auf den Boden eines Glasbehälters trifft, wird als Erweichungspunkttemperatur bezeichnet.
Der Erweichungspunkt von glattem Naturasphalt, Straßenbitumen, Kohlebitumen und Blasbitumen kann mit Ring- und Kugelgeräten gemessen werden. Hartbitumen und oxidiertes (geblasenes) Bitumen werden durch Erweichungspunkt- und Penetrationstests bestimmt. Generell gilt: Je höher der Erweichungspunkt, desto geringer ist die Temperaturempfindlichkeit. Mit anderen Worten: Der thermische Widerstand ist höher.
Die Erweichungspunktprüfung spezifiziert Bitumen auf der Grundlage der Temperaturbeständigkeit, die beim Bau von Straßen auf ein geeignetes Bitumenbindemittel unter den gewünschten Wetterbedingungen hinweist. In Regionen mit heißem Wetter muss Bitumen widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen sein, daher wird ein Bitumen mit einem höheren Erweichungspunkt verwendet. Mit anderen Worten: Der Erweichungspunktwert muss höher sein als die Fahrbahntemperatur, sonst wird das in der Schicht enthaltene Bitumen weich und klebrig. Im Gegensatz dazu wird tieftemperaturbeständiges Bitumen in gemäßigten bis kalten Klimazonen verwendet.
Bezüglich des Zusammenhangs zwischen Bitumenpenetration und Erweichungspunkt gilt: Im Allgemeinen sinkt der Erweichungspunkt sowohl von Bitumen mit hoher als auch mit hoher Viskosität mit zunehmender Penetration. Weicheres Bitumen schmilzt nämlich bereits bei niedrigeren Temperaturen und weist eine geringere Wärmebeständigkeit auf. Der Erweichungspunkt steigt zudem mit der Viskosität. Das bedeutet, dass viskoses Bitumen bei höheren Temperaturen zu erweichen beginnt. Folglich nimmt die Temperaturempfindlichkeit mit steigender Viskosität ab. Bei oxidiertem (geblasenem) Bitumen besteht kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Erweichungspunkt und Penetrationsgrad. Dieser hängt direkt vom Herstellungsverfahren ab. Bei dieser Bitumenart ist der Erweichungspunkt höher als bei Bitumen mit hoher Viskosität und Penetrationsbitumen. Daher ist oxidiertes Bitumen weniger temperaturempfindlich als Penetrations- und Viskositätsbitumen.
Der Ring- und Kugelapparat besteht aus: zwei Stahlkugeln, zwei Messingringen, einem Glasbehälter, einem Thermometer, Ringhaltebasen (Stütze) und einer Heizung.
Bei der Probenvorbereitung wird die Bitumenprobe auf eine Temperatur von 75-100 Grad erhitzt, bis das Bitumen vollständig flüssig wird. Es wird eine Mischung aus gleichen Anteilen Glycerin und Dextrin hergestellt. Anschließend wird die Oberfläche der Metall- oder Glasplatte beschichtet. Dadurch wird verhindert, dass das Bitumen an der Platte haften bleibt. Die Ringe werden auf etwa die gleiche Temperatur wie das geschmolzene Bitumen erhitzt. Es wird auf den mit einer Mischung aus Glycerin und Dextrin beschichteten Teller gelegt. Erhitztes Bitumen wird vorsichtig in jeden Ring gegossen, etwas über das Volumen der Ringe hinaus, und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Sobald die Probekörper abgekühlt sind, kann überschüssiges Bitumen mit einem leicht erhitzten Messer entfernt werden.
Anschließend wird das Wasserbad mit abgekochtem destilliertem Wasser bei 5 Grad gefüllt. Mit Bitumen gefüllte Ringe werden am Tragrahmen befestigt und für 15 Minuten in ein Wasserbad bei 5 Grad gelegt. Stahlkugeln werden auf eine Temperatur von 5 Grad abgekühlt. Auf die an der Stütze befestigten Ringe wird eine Stahlkugel gelegt. Dieses Gerät wird in ein mit destilliertem Wasser gefülltes Becherglas gestellt. Der Wasserspiegel muss mindestens 50 mm höher sein als die Oberfläche der Kugel. Das Becherglas wird auf die Heizung gestellt und Rührer und Thermometer eingestellt. Der Becher wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 5 plus/minus 0,5 Grad/Minute erhitzt. Das Erhitzen wird fortgesetzt, bis das Bitumen weich wird und sich durch das Gewicht der Kugel nach unten zu bewegen beginnt. Die Temperatur jeder Kugel wird vom Thermometer erfasst, sobald sie den Boden des Tellers berührt. Der Durchschnittswert des Erweichungspunktes zweier Kugeln ist der Erweichungspunkt von Bitumen.
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