Martin Radenberg, Nina Nytus, Michael Gehrke

• Anforderungen an Bitumen werden in den TL Bitumen-StB 07 primär an relativ einfache, physikalische Kennwerte gestellt. Trotz der entscheidenden Einflüsse der chemischen Zusammensetzung auf das Bitumen, werden praktisch keine Anforderungen an die chemische Zusammensetzung gestellt. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die Komplexität und die Vielfalt in der chemischen Zusammensetzung von Bitumen. Auf internationaler Ebene wurden in den letzten Jahren und Jahrzehnten große Anstrengungen unternommen, den chemischen bzw. kolloidalen Aufbau des Bitumens und dessen Einfluss auf die straßenbautechnischen Eigenschaften zu erfassen. Aufgrund der Vielfalt unterschiedlichster Kohlenwasserstoffverbindungen, die zu einem Großteil mit Heteroatomen wie Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff oder Metallen ergänzt werden, ist eine exakte Elementaranalyse sehr aufwändig und wenig aussagekräftig. Daher hat sich die chemisch-physikalische Beschreibung des Bitumens als Kolloidsystem als grundsätzlich anerkannt erwiesen. Eine Aufteilung in eine feste Phase, die Asphaltene, und eine fließfähige Phase, die Maltene, ist hierbei unstrittig. Jedoch gibt es deutlich voneinander abweichende Ansichten zum Aufbau, zum Verhalten und zu den Eigenschaften der Asphaltene und Harze. Diese Fragestellung kann möglicherweise durch eine verbesserte Analyse der Bitumenstruktur beispielsweise mittels Rasterkraftmikroskop (AFM) oder Röntgen/Neutron"Kleinwinkelstreuung (SAXS, SANS) gelöst werden. Der Asphaltengehalt übt die offensichtlich deutlichsten Einflüsse auf die straßenbautechnischen Eigenschaften aus. So nimmt der Verformungswiderstand mit zunehmendem Asphaltengehalt deutlich zu. Darüber hinaus beeinflussen die Heteroatome die Bitumeneigenschaften. Sowohl das Adhäsionsverhalten (durch den Einfluss auf die Polarität) als auch die Viskosität wird durch die Heteroatome beeinflusst. Da der genaue Einfluss der Heteroatome noch nicht geklärt ist, bietet neben der Rolle der Asphaltene und Harze auch der Einfluss der Heteroatome auf die straßenbautechnischen Eigenschaften weitere Forschungsansätze.
• According to the TL Bitumen-StB 07, requirements on bitumen are primarily imposed on simple, physical parameters. There are no requirements imposed on chemical composition despite its significant influence on bitumen quality, due to its complexity and variety. In years and decades past, many efforts were made internationally to understand the chemical or colloidal structure of bitumen and its effect on constructional properties. The variety of hydrocarbon compounds, partially added by heteroatoms like sulfur, nitrogen, oxygen or metals, results in complex and less-expressive elementary analysis. Hence, the physiochemical description of bitumen as a colloidal system is approved. The distinction in solid (asphaltene) and liquid (maltene) phase is indisputable, but there still are clearly different opinions on structure, performance and properties of asphaltenes and resins. The improved analysis of bitumen's structure by Atomic Force Microscopy (AFM) or Small-Angle Neutron Scattering (SANS)/Small-Angle X-Ray Scattering (SAXS) might offer solutions. The amount of asphaltenes exercises the main influence over constructional properties, as the resistance to deformation increases with increasing amount of asphaltenes. Furthermore, heteroatoms have influences on adhesive behavior (through influencing the polarity) as well as viscosity of bitumen. The influence of heteroatoms is not clarified yet, so that, next to the importance of asphaltenes and resins, it gives reason for further research.