Bitumenbaustoffe

Baustoffe aus dieser Gruppe lassen sich in Produkte aus Bitumen und Asphalt unterteilen. Die technischen Anforderungen sind in der DIN 55 946 festgelegt.

Bitumen - Rohstoff

Bitumen kommen in der Natur als brennbares, dunkelbraunes oder schwarz gefärbtes Gemisch von verschiedenen hoch siedenden Kohlenwasserstoffen vor. Sie haben sich unter Luftabschluss aus organischen Substanzen gebildet. Zu den natürlichen Bitumensubstanzen gehören z.B. Erdöl, Erdgas, Asphalt und Teer sowie Erdwachs und Erdpech.

Bitumenbaustoffe für die technische Anwendung werden heute aber hauptsächlich bei der Erdölraffination gewonnen.

Herstellungsverfahren

Aufgrund der verschiedenen Erdölvorkommen enthält Bitumen eine Vielzahl verschiedener Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Zusammen-setzung. Diese heterogenen Gemische können durch Lösung und Filtration in einzelne Stoffgruppen mit verschiedenen Molekültypen aufgetrennt werden:

Dispersionslösungen enthalten die in Lösemitteln löslichen Anteile. Die Teilchengröße der so genannten dispersen Phase liegt unterhalb der messbaren Wellenlänge des Lichts, wodurch der Stoff homogen erscheint. Eine Trennung der beiden Phasen ist nur durch Zugabe eines Elektrolyten oder Wasserentziehenden Salzes möglich.Erdölharze besitzen schmelzbare und lösliche Anteile, und weisen eine gute Klebefähigkeit auf.
Asphaltene sind sowohl unlöslich als auch unschmelzbar.

Eigenschaften

Die Eigenschaften sind sowohl vom kollodialen System als auch von der chemischen Zusammensetzung abhängig.

Rohdichte  ca. 1.100 kg/m3 
Wärmeleitfähigkeit(l)  0,16 W/m • K (wegen geringer Schichtdicken in bauphysikalischen Berechnungen aber kaum wirksam) 
Verhalten gegenüber Feuchtigkeit  Sehr geringe Wasseraufnahme und Wasserdurchlässigkeit,sehr hoher Wasserdampf-Diffusionswiderstand: m = 10.000 (=> Dampfsperre!), schlechtes Haftverhalten bei vorhandener Feuchtigkeit 
Mechanische Eigenschaften  Thermoplastisch (s.u.) 
Thermisches Verhalten  Im kalten Zustand spröde und hart, bei Erwärmung weicher, bei 150 - 200 °C dünnflüssig, dann gut zu verarbeiten (Charakter eines thermoplastischen Baustoffe, aber nicht reversibel), thermische Ausdehnung bis 200 °C sehr gering 
Verhalten gegenüber Chemikalien  Empfindlich gegenüber Luftsauerstoff und UV-Strahlung (Alterung führt zur Versprödung an der Oberfläche), beständig gegen organische und anorganische Salze, Wasser, Kohlensäure und andere schwache Säuren, bei höheren Temperaturen weicher und unbeständiger 
Elektrische Leitfähigkeit  Sehr gering (gute Isolierung) 

Verwendung im Bauwesen

In fast allen Anwendungen hat Bitumen Klebe- oder Bindemittelfunktion. Es verbindet sich gut mit organischen Fasern, Metallen und Mineralstoffen.

Bitumenbaustoffe werden entweder im kalten oder heißen Zustand verwendet. Die Heißverarbeitung erfolgt kontrolliert bei Temperaturen zwischen 150 - 200 °C. Bereits unmittelbar nach der Abkühlung wird eine ausreichende Zähigkeit für den Dauergebrauch erreicht. Bei saugenden Untergründen ist eine Grundierung erforderlich, um Haftung an Kapillaröffnungen zu gewährleisten. Heißbitumen wird z.B. als Schutzspachtelung, zum Fugenverguss, bei Dacheindeckungen (Abdichtung und Verklebung) und als Imprägnierung (Folie, Gewebe) eingesetzt.

Kaltverarbeitetes Bitumen wird als Lösung gegen nicht drückendes Wasser verwendet (s.u.). Es dient als Schutz gegen chemische Einflüsse für Metalle, Holz und Zementgebundene Baustoffe. Durch den Zusatz von Quarzmehl oder Schiefermehl wird die Dichtigkeit und Wetterbeständigkeit noch verbessert.

Die folgende Auflistung enthält weitere Erzeugnisse aus Bitumen:

Oxidationsbitumen:

Sie können extreme Temperaturunterschiede verkraften, z.B. als Beschichtungs- und Verklebemittel für Dacheindeckungen. Bitumenhaltige Bindemittel: Sie werden durch Zusätze so verändert, dass keine Erwärmung erforderlich ist. Der Abbindevorgang wird durch Abdunstung der Verarbeitungshilfen beschleunigt.

Bitumenlösungen:

Sie bestehen aus so genanntem Fluxbitumen und Kaltbitumen und werden für den Straßenbau verwendet. Bitumenanstrichstoffe werden für Dichtungszwecke im Hoch- und Tiefbau eingesetzt.

Bitumenemulsionen enthalten neben Dispersionsbitumen, Emulgatoren und Wasser noch geringe Mengen Lösemitteln (als Filmbilde-Hilfsmittel, bis zu 3 %). Sie sind ohne Erhitzung dünnflüssig und werden z.B. als Haftkleber verwendet.

Bitumenprodukte (z.B. Bitumenbahnen, Polymerbitumenschweißbahnen, Dachbahnen, Voranstrichmittel, Klebemittel) werden häufig auch zur Bauwerksabdichtungen (nach DIN 18 195) eingesetzt. Sie dienen zum Schutz des Bauwerks gegen ober- und unterirdisches Wasser (druck und drucklos) sowie gegen periodisches Auftreten von kondensierter Feuchtigkeit. Die Produkte werden an der Seite aufgebracht, die der Feuchtigkeit zugewandt ist, das heißt, bei Grund- und Sickerwasser außen und bei Nassräumen innen.

Umweltverträglichkeit

Rohstoffe  Begrenzt verfügbar 
Herstellung  Umweltbelastend, hoher Primärenergiebedarf 
Verarbeitung, Nutzung  Umweltbelastend (Dämpfe und Aerosole, die bei der Heißverarbeitung entstehen, sind gesundheitsschädlich), Kaltbitumen wird mit gesundheitsschädlichen bzw. krebserzeugenden Lösemitteln versetzt (nach Möglichkeit aroma-tenarme Lösemittel verwenden, bzw. Bitumenemulsionen) 
Entsorgung  Recyclingfähig (je nach Anwendungsgebiet)