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Gewinnung und Verarbeitung von Bitumen

Messmethoden für die Gewinnung von Bitumen und dessen Optimierung als Baustoff

Dank seiner hydrophoben Eigenschaften schirmen Beläge aus Bitumen Straßen und Gebäude hervorragend gegen Wasser ab. Der aus Erdöl gewonnene Baustoff wird zu seiner Gewinnung und Verarbeitung häufig mit Hilfe von Tensiden in Wasser emulgiert. Unsere Tensiometer liefern wichtige Messdaten, um die Emulgierung zu optimieren. Für die Verwendung von Bitumen im Bau ist die Benetzung von Untergründen und beigemengten Baumaterialien wichtig. Unsere Instrumente zur Messung des Kontaktwinkels werden eingesetzt, um die Benetzung zu charakterisieren.

Unterstützung der Bitumenförderung durch die Grenzflächenchemie

Bitumen als höchstsiedende Erdölfraktion wird immer häufiger mit Methoden der tertiären Erdölförderung (Enhanced Oil Recovery, EOR) gewonnen. Dampffluten ist die vorrangig eingesetzte Methode für stark bitumenhaltige Öle mit hoher Viskosität. Unterstützt durch natürlich enthaltene oder zugesetzte Tenside, wird das durch Wasserdampf dünnflüssig gemachte Öl in Wasser emulgiert und befördert.

Messungen der Grenzflächenspannung mit unseren Tensiometern helfen dabei, stabile Bitumenemulsionen herzustellen. Dynamische Grenzflächenspannungsmessungen mit einem Drop Volume Tensiometer – DVT50 simulieren das Grenzflächengeschehen bei schnellem Flüssigkeitstransport und helfen so bei der Optimierung der Tensidzugabe. Unser Spinning Drop Tensiometer – SITE100 misst die bei der Ölgewinnung angestrebten, sehr kleinen Grenzflächenspannungen bis hinunter zu 10-6 mN/m.

Um die Anhaftung des Öls am Lagerstättengestein und dessen Benetzung durch die Tensidlösung zu charakterisieren, messen unsere Instrumente zur Tropfenkonturanalyse die Benetzbarkeit und die freie Oberflächenenergie des Gesteins anhand des Kontaktwinkels.

Grenzflächenspannungs- und Kontaktwinkelmessungen mit unserem Hochdruck-Messinstrument erfassen die relevanten Messgrößen unter den Temperatur- und Druckbedingungen der Lagerstätte. So können der Tensideinsatz und die Prozessführung bei der Förderung auf die wirklichkeitsgetreu abgebildeten Grenzflächenvorgänge abgestimmt werden.

Untersuchung von Tensiden für die Trennung von Bitumen und Sand durch Schaumflotation

Schaumflotation ist ein auf unterschiedlicher Benetzbarkeit beruhendes Feststoff-Trennverfahren, das auch für die Separation von Bitumen und Sand verwendet wird. Die mit Schäumungsmitteln versehene Bitumen-Sand-Suspension wird dabei mit Gas durchblasen. Das hydrophobe Bitumen adsorbiert an den Gasblasen, reichert sich in der Schaumschicht auf der Oberfläche an und kann dort abgeschöpft werden.

Unser Messinstrument Dynamic Foam Analyzer – DFA100 zur Schaumanalyse charakterisiert die Schäumbarkeit von Tensidlösungen und die Schaumstabilität anhand reproduzierbarer Höhenmessung. Ergänzende Schaumstrukturuntersuchungen leisten einen wichtigen Beitrag bei der Entwicklung eines möglichst kleinblasigen Schaums mit großer innerer Oberfläche und entsprechender Aufnahmekapazität für das Bitumen.

Grenzflächenanalysen für die Verwendung von Bitumen als Baustoff

Auch beim Einsatz für den Bau liegt Bitumen in emulgierter Form vor. Bei der Herstellung und Stabilisierung der Emulsion helfen grenzflächenchemische Messdaten von unseren Tensiometern.
Darüber hinaus ist die Benetzung und Adhäsion zwischen Gestein von Bedeutung, und zwar sowohl für die Asphaltherstellung als auch für dessen Haftung auf dem Gesteinsuntergrund. Für die Haftung an der Grenzfläche sind immer die Oberflächeneigenschaften beider Phasen verantwortlich. Unsere Tensiometer und Kontaktwinkelmessinstrumente messen die Oberflächenenergie- bzw. -spannung bei beiden Phasen, sodass die Haftung berechnet werden kann. Die Ergebnisse führen zu einem Gesamtbild des Grenzflächenkontakts, das die gezielte Anpassung des Bitumens und seiner Emulsion erlaubt. Die Informationen werden zum Beispiel verwendet, um den Untergrund mit zusätzlichen Haftmitteln zu optimieren.