20160128 bitumen und bitumenmodifikationen - vsvi und bitumenmodifikatione… · bitumenproduktion...

Bitumen und BitumenmodifikationenDr.-Ing. Tobias HagnerTOTAL Bitumen Deutschland GmbH

ROHÖLVERARBEITUNG

Bitumen und Bitumenmodif ikationen – VSVI Berlin-Brandenburg 01/2016 2

BITUMENPRODUKTION


� Destillationsrückstand� atmosphärische Destillation� Vakuumdestillation ca. 70 mbar� Temperatur ca. 360 °C

Rohölverarbeitung� ~ 100.000.000 t/a in D

Que

lle:

Arb

eits

gem

eins

cha

ft

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Bitu

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ind

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BIT

)

BITUMENAUSBEUTE


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V.

(MW

V)

BITUMENARTEN


TBD Brunsbüttel� Straßenbaubitumen� Polymermodifizierte Bitumen� Oxidationsbitumen� Hartbitumen� Harte Straßenbaubitumen� EmulsionsbitumenTRM Leuna� StraßenbaubitumenMBW Webau� Polymermodifizierte Bitumen� Oxidationsbitumen

BITUMENABSATZ2014


� gesamt: 2.162.065 t Straßenbau: 1.627.311 t (75,3 %)

� Bitumenbedarf abnehmend

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

gesamt

Straßenbau

BITUMENARTEN/SORTEN


� zunehmend weichere Straßenbaubitumen (Recycling)� anteilig mehr Polymermodifizierte Bitumen

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

PmB 160/220 70/100 50/70 30/45

2010

2011

2012

2013

2014

POLYMERMODIFIZIERTE BITUMENSORTEN


� Anteil der Bindemittelsorten gleichbleibend� zunehmend höher- und mehrfachmodifizierte Bindemittel

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

10/40-65 A 25/55-55 A 45/80-50 A 40/100-65 A

2012

2013

2014

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

25/55-55 A 25/55-55 A RC

25/55-55 A ECO

25/55-55 A TR

2012

2013

2014

BITUMENEIGENSCHAFTEN


Que

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V.

(AR

BIT

)

STOFFEIGENSCHAFTEN


Bitumen reagiert auf äußere Beanspruchungen temperatur- und zeitabhängig

visko-elastisch� bei geringen Temperaturen

elastisch (spröde); Gefahr von Kälterissen

� bei hohen Temperaturenviskos (plastisch); Gefahr von Verformungen

Bindemittelwahl� so weich wie möglich

(Beanspruchung durch Klima),� aber so hart wie nötig

(Beanspruchung durch Verkehr)

BITUMENKENNWERTE


BrechpunktBrechpunkt NadelpenetrationNadelpenetration ErweichungspunktErweichungspunkt

Temperatur

Penetrationsindex

Plastizitätsspanne

Que

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V.

(AR

BIT

)

ERWEICHUNGSPUNKT RING UND KUGEL


1

10

100

1000

10000

100000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Vis

kosi

tät [

Pa

s]

Temperatur [°C]

Straßenbaubitumen

Erw

eich

ungs

punk

t R&

K

ERWEICHUNGSPUNKT RING UND KUGEL


1

10

100

1000

10000

100000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Vis

kosi

tät [

Pa

s]

Temperatur [°C]

Straßenbaubitumen

wachsmodifiziertes Bitumen

Erw

eich

ungs

punk

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KE

rwei

chun

gspu

nkt R

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1

10

100

1000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Nad

elpe

netr

atio

n @

25

°C [

dmm

]

Erweichungspunkt Ring und Kugel [°C]

Straßenbaubitumen T1

BTDC (BITUMEN TEST DATA CHART) HEUKELOM

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BIT

)


1

10

100

1000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Nad

elpe

netr

atio

n @

25

°C [

dmm

]



Penetrationsindex


Que

lle:

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BIT

)


1

10

100

1000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Nad

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netr

atio

n @

25

°C [

dmm

]



abhängig von:- Rohölprovenienz


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)


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1000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

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25

°C [

dmm

]



abhängig von:- Rohölprovenienz- Produktionsanlagen


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V.

(AR

BIT

)

BITUMENMODIFIKATION



Polymermodifizierung

spez. Straßenbaubitumen+ Styrol-Butadien-Polymer

= physikalisches Gemisch aus Bitumen undPolymer

+ Vernetzungsmittel

= chemisch vernetztes polymermodifiziertesBitumen (STYRELF-Verfahren)

HERSTELLUNG VON POLYMERMODIFIZIERTENBITUMEN


PolymerPolymer

WIRKUNGSWEISE VON ADDITIVEN


1

10

100

1000

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Nad

elpe

netr

atio

n @

25

°C [

dmm

]



PmB-Anlage

PmB

abhängig von:- Basisbitumen- Polymeranteil- Polymerart /-sorte


Que

lle:

Arb

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eins

cha

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V.

(AR

BIT

)


POLYMERMODIFIKATION

� Einfluss unterschiedlicher Polymere

� bei überhöhtem PolymergehaltPhasenumkehr

Que

lle:

Zen

ke,

Die

Asp

halts

tras

se1/

85


MODIFIKATIONSEFFEKTE

� erweiterte Plastizitätsspanne

� verbesserte Elastizität

� größere Kohäsion

Que

lle:

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cha

ft

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Bitu

men

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V.

(AR

BIT

)


MODIFIKATIONSEFFEKTE

� Erweichungspunkt deutlich höher� Nadelpenetration unverändert

� Brechpunkt geringer� Elastische Rückstellung größer


VISKOSITÄTSVERÄNDERTE BINDEMITTEL

Eigenschaft / Additiv Fettsäureamide Fischer-Tropsch-Wachse

Montanwachse

Schmelzpunkt [°C] 140-145 114-120 80-150

Erstarrungspunkt [°C] 135-142 98-105 75-145

Hystereseeffekte

Bindemitteleigenschaften

� höherer Erweichungspunkt

� geringfügig kleinere Nadelpenetration

� geringere Elastische Rückstellung

Que

lle:

Arb

eits

gem

eins

cha

ft

der

Bitu

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ind

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V.

(AR

BIT

)


PolymerPolymer

WIRKUNGSWEISE VON ADDITIVEN

BITUMENPRODUKTE


BITUMEN


MULTIMODIFIKATIONEN


PolymerPolymerRC, ECORC, ECO

HaftmittelHaftmittelAPAP

WachsWachsTR, TRXTR, TRX

SPEZIALBITUMEN


... als im Regelwerk vorgesehen

Industrieflächen� STYRELF 10/40-85 A TR

SPEZIALBITUMEN




Straßen mit besonderen Anforderungen� STYRELF 40/80-85 A

SPEZIALBITUMEN




Straßen mit besonderen Anforderungen� STYRELF 40/80-85 A

Flugplatzbefestigungen� STYRELF IntaKt

BITUMENALTERUNG


Que

lle:

ww

w.m

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BITUMENAUFBAU

kolloidales System� kohärente Phase – Maltene (Harze, Aromaten, gesättigte Kohlenwasserstoffe)� disperse Phase

– Asphaltene

50 nm


BITUMENALTERUNG

Alterungsprozesse� Verdunstungsalterung - thermisch-destillativer Prozess

(Abdampfen flüchtiger Bestandteile bewirkt eine Konzentrationsanreicherung der Asphaltene)

� oxidative Alterung - chemischer Prozess (Umwandlung der Erdölharze in Asphaltene)

RTFOT (DIN EN 12607-1)(Rolling Thin Film Oven Test)� Simulation der Asphaltproduktion (Kurzzeitalterung)

PAV (DIN EN 14769)(Pressure Aging Vessel)� Simulation der Liegedauer des Asphalts

(Langzeitalterung)


EINFLUSSFAKTOREN

� Temperatur� Sauerstoff� Oberfläche� Beanspruchungsdauer

Einwirkungen� Bitumenlagerung� Mischprozess� Silolagerung� Transport

Asphalt� Liegedauer� Hohlraumgehalt� Bindemittelgehalt / Bindemittelfilmdicke� Gesteinsart

Que

lle:

Sch

lesw

iger

Asp

halts

plitt

wer

keG

mbH

&

Co.

KG

(S

AW

)


BITUMENLAGERUNG

� Lagerungstemperatur� Lagerungsdauer� Tankgeometrie

(horizontal/vertikal)� Tankgröße� Grad der Befüllung� Art der Beheizung

(direkt/indirekt)(Brenner/Thermalöl/elektrisch)

� Inertisierung des Lagertanks

Que

lle:

Ber

ufsg

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Indu

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erkb

latt

T 0

37


ASPHALT

� Mischtemperatur� Mischzeiten� Temperaturen der Baustoffe� Silolagerung� Transportabdeckung

40

Que

lle:

Gro

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