bitumen i - ARBIT

itumen i
02 11
MAGAZIN DER ARBEITSGEMEINSCHAFT DER BITUMEN-INDUSTRIE E.V. MAI 2011
bITumen In unSerer welT
Vom erdöl bis zur baustelle
© nYnAS

02 l Editorial 03 l Titelthema
Mario Jentzsch,
Vorstandsmitglied der ARBIT e. V.
BITuMen HAT eInen
lAngen Weg HInTeR sIcH
liebe leserinnen und leser,
Bitumen ist ein unverzichtbares Produkt für die Bauwirtschaft. Ob als Bindemittel für Asphalt oder Bitumenbahnen
für Dach und Abdichtung – der vielseitige Werkstoff ist einzigartig in seinen Eigenschaften
und Einsatzmöglichkeiten. Trotz der vielfältigen Verwendungszwecke und Anwendungsgebiete ist der
Öffentlichkeit aber häufig nicht bekannt, was Bitumen genau ist oder wie es hergestellt wird.
Wir möchten daher in dieser Veröffentlichung den Weg des Bitumens nachzeichnen: von seiner Entstehungsgeschichte
bis zu seiner Verwendung. Dieser Blick zurück eröffnet faszinierende Einblicke in
einen natürlichen Werkstoff, der seit vielen tausend Jahren bekannt ist und genutzt wird. Wussten Sie
beispielweise, dass bereits 3.000 vor Christus in Mesopotamien Bitumen beim Bau von Gebäuden,
Wasserkanälen und Straßen zum Einsatz kam? Natürliche Bitumenvorkommen machten es möglich.
Mittlerweile wird Bitumen in großem Maßstab industriell in Raffinerien hergestellt – seine Grundlage
ist jedoch wie vor tausenden Jahren gleich: der Naturstoff Erdöl.
Erfahren Sie mehr über den Ursprung, die Förderung und die Verarbeitung von Erdöl sowie das Destillationsprodukt
Bitumen (Seiten 3-5). Verfolgen sie den Baustoff auf seinem Weg von der Raffinerie bis
zu seinem Einsatzort (Seiten 6-7). Und erfahren Sie, was das ganz Besondere am Werkstoff Bitumen ist.
Eine interessante Lektüre und viel Vergnügen auf den folgenden Seiten wünscht Ihnen Ihr
Mario Jentzsch,
Vorstandsmitglied der ARBIT e. V.
© Total
WIssensWeRTes üBeR den WeRksToff
Was ist Bitumen eigentlich?
Bitumen ist ein naturprodukt. es ist sogar das älteste bekannte Mineralölprodukt. In
der natur kommt es als Bestandteil von Asphalt und Asphaltgesteinen vor. das lösliche
Material hat sich in sedimenten in langen geologischen Zeiträumen gebildet. Heute
wird Bitumen hauptsächlich raffinerietechnisch hergestellt. >>

© esso deutschland gmbH
© BP europa se © esso deutschland gmbH
04 l Titelthema
>>
Die Basis für Bitumen ist Erdöl. Das Öl ist natürlichen
Ursprungs – es entsteht bei Umwandlungsprozessen
organischen Materials. Verantwortlich für die Bildung
von Erdöl sind abgestorbene Algen und Mikroorganismen
wie Plankton. Sie sinken auf den Meeresgrund und
lagern sich vermehrt in Vertiefungen ab. Diese Senken
und Mulden werden im Laufe der Zeit von Sand, Ton und
weiteren Erdschichten überlagert. Sauerstoffarmut verhindert
die vollständige Zersetzung der Biomasse, während
Bakterien die Schicht in Faulschlamm umwandeln.
druckvolle entstehung
Durch nachfolgende Sedimentschichten verfestigt sich
dieser Planktonschlick und wird zu festem Muttergestein.
Bei einer Temperatur von 65 bis 120° C und dem
Druck von rund 150 bis 300 bar, was einer Tiefe von
etwa 1.500 bis 3.000 Metern entspricht, entmischen
sich die Kohlenwasserstoffe aus dem Wasser des Planktonschlicks.
Infolge ihrer geringeren Dichte als Wasser
wandern sie durch die Gesteinsschichten nach oben. In
Speichergesteinen sammeln sie sich als Erdöl und Erdgas
an. Gerät das Erdöl unter undurchlässige Gesteinsschichten,
wird ein weiteres Vordringen verhindert und
es reichert sich dort an. Erdöl findet sich daher häufig
verteilt in Sandstein und klüftigem Kalkstein, teilweise
aber auch in Ölschiefern und in Ölsanden.
Aufspüren fossiler energieträger
Um an Ölvorkommen bzw. rentable Erdöllagerstätten zu
gelangen, werden verschiedene technische Maßnahmen
eingesetzt. Gravimetrische oder geomagnetische Messungen
stehen am Anfang jeder Erdöl- und Erdgaserkundung.
Sie dienen zur Auffindung von Sedimentbecken. Ist
ein aussichtsreiches Gebiet ausgemacht, kommt die Reflexionsseismik
zum Einsatz, um genaue Schichtgrenzen
im Erdinneren zu bestimmen. Bei diesem Verfahren wird
in der Regel die Vibrationsmethode angewandt. Die durch
große Vibratoren erzeugten seismischen Wellen breiten
sich aus und die reflektierenden Signale werden empfangen
und ausgewertet. Die resultierenden Schichtenprofile
geben Auskunft über potenzielle Lagerstätten und dienen
als Ausgangspunkt für erste Erkundungsbohrungen.
erschließung und förderung
Wird eine Erdöllagerstätte entdeckt, sorgen Bohrungen und
entsprechende Bohranlagen für den Zugang zur Quelle –
on- oder off-shore, d.h. auf dem Land oder auf dem Meer.
Die eigentliche Förderung erfolgt in verschiedenen Schritten:
Zu Beginn gelangt das Öl noch durch den natürlich
vorhandenen Druck oder einfaches Pumpen an die Oberfläche.
Diese Phase bezeichnet man als Primärförderung.
Da der natürliche Druck nach einiger Zeit sukzessive nachlässt,
wird in einer zweiten Phase, der Sekundärförderung,
Wasser oder Gas in die Lagerstätte gepresst und damit
zusätzliches Öl gefördert. Bei der Tertiärförderung werden
schließlich Substanzen wie Dampf, Chemikalien oder Mikroben
injiziert, um die Nutzungsrate nochmals zu erhöhen.
spezielle eigenschaften
Man unterscheidet die Erdöle nach verschiedenen Spezifika:
entsprechend der Dichte in leicht und schwer, nach
niedrigem und hohem Schwefelgehalt und nach ihrer chemischen
Zusammensetzung in napthenbasische oder paraffinbasische
Öle. Auch Ihrer Herkunft nach werden die
flüssigen Energieträger unterschieden und eingeordnet.
Diese Klassifikationen sind relevant für die Bitumenherstellung,
weil nur bestimmte Sorten für die Bitumenproduktion
geeignet sind. Dort werden vorwiegend schwere Erdöle
eingesetzt, zum Beispiel aus Südamerika, Russland und
dem Mittleren Osten.
Vom erdöl zum Rohöl
Die Begriffe Rohöl und Erdöl werden häufig synonym benutzt.
Gleichwohl bedeutet Rohöl das stabilisierte, d.h. von
leichten Gasen befreite Erdöl. Außerdem sind im Rohöl unerwünschte
Anteile wie Wasser, Salz und Sand aus dem geförderten
Erdöl bereits entfernt. So ist es für den Transport
und für die Weiterverarbeitung in Raffinerien geeignet.
Aufbereitung und Bitumenherstellung
Per Schiff oder durch Pipelines gelangt das Rohöl von den
Ölfeldern zum Verschiffungshafen oder zur Raffinerie. Dort
wird es nach dem Prinzip der fraktionierten Destillation in
zwei- oder mehrstufigen Anlagen verarbeitet, um die einzelnen
Bestandteile voneinander zu trennen. Zuerst wird
das Rohöl zum Sieden gebracht und unter atmosphärischem
Druck destilliert. Flüssigkeiten mit einem niedrigen
Siedepunkt wie Benzin, Diesel und leichtes Heizöl verdampfen
und kondensieren. In einer zweiten Stufe, der Vakuum-
Destillation, werden Öle unter vermindertem Druck vom
Stoffgemisch abdestilliert. Die dabei verdampfenden Stoffe
kommen beispielsweise bei der Herstellung von Schmierölen
zum Einsatz. Zurück bleibt – wenn die technische Anlage
es ermöglicht und wenn das richtige Rohöl eingesetzt
wird – Bitumen, genauer gesagt: Destillationsbitumen.
Bitumenarten
Destillationsbitumen ist der Ausgangsstoff für die Weiterverarbeitung
und Modifikation. Die verschiedenen Bitumenarten
werden nach Herstellungsweise oder ihren Anwendungsgebieten
unterschieden:
destillationsbitumen
Destillationsbitumen wird in mehreren Stufen unter vermindertem
Druck bei Temperaturen von 350 bis 380° C
gewonnen. Der Härtegrad lässt sich durch Änderung der
Destillationsbedingungen (Vakuum, Temperatur) beeinflussen.
Die weichen und mittelharten Sorten finden hauptsächlich
im Straßenbau Verwendung und werden daher
häufig Straßenbaubitumen genannt.
Hochvakuumbitumen und Hartbitumen
Diese Bitumenarten werden durch die Weiterverarbeitung
von Destillationsbitumen hergestellt. Sie besitzen eine harte
bis springharte Konsistenz. Hochvakuumbitumen und Hartbitumen
kommen bei der Herstellung von Gussasphalt, für
Estriche im Hoch- und Industriebau und bei der Produktion
von Lacken, Gummiwaren und Isoliermaterial zum Einsatz.
oxidationsbitumen
Zur Herstellung von Oxidationsbitumen wird in speziellen
Reaktoren bei Temperaturen zwischen 230 und 290° C
Luft in das Destillationsbitumen geblasen. Das Resultat:
Oxidationsbitumen ist besonders beständig bei Kälte und
Wärme. Es wird daher bevorzugt zur Herstellung von Dachund
Dichtungsbahnen, Klebemassen und zur Isolierung
von Rohrleitungen eingesetzt.
© BP europa se
05 l Titelthema
durch Pipelines gelangt das Öl von den förderstätten zu den Raffinerien.
Polymermodifiziertes Bitumen
Durch die Zugabe von ausgewählten Kunststoffen, sogenannten
Polymeren, entsteht polymermodifiziertes Bitumen.
Seine erweiterten thermoviskosen und elastoviskosen
Eigenschaften machen es besonders belastbar. Die primären
Anwendungsgebiete sind sehr beanspruchte Verkehrsflächen
auf Straßen und Flughäfen, Industrieflächen sowie
die Herstellung von witterungsbeständigen und hochwertigen
Dach- und Dichtungsbahnen.
umweltfreundlich und unbedenklich
Allen Bitumensorten ist gemeinsam, dass sie kein Risiko
für Mensch und Umwelt darstellen. Denn Bitumen ist
weder krebserregend noch zählt es zu kennzeichnungspflichtigen
Stoffen gemäß der Gefahrstoffverordnung. Es
ist biologisch unschädlich und wird selbst bei Bauten der
Trinkwasserversorgung verwendet. Übrigens: Bitumen ist
kein Teer. In der Öffentlichkeit wird Bitumen häufig noch
damit verwechselt. Teere sind hingegen völlig andere Produkte,
die aus Braunkohle und Steinkohle erzeugt werden.
Sie sind gesundheitsschädlich und dürfen seit einigen Jahrzenten
nicht mehr in Deutschland als Baustoffe verwendet
werden.

06 l Titelthema 07 l Titelthema 05 l Titelthema
Vom Bitumen zur Baustelle
Destillation
(atmosphärisch)
Weiterverarbeitung des
Destillationsbitumens
Asphaltherstellung
Asphalteinbau
>>
Bitumenerzeugung
Destillation (Vakuum)
Oxidationsbitumen
Vom Bitumen zum Asphalt
Ein Großteil des Bitumens wird als Bindemittel für die Asphaltherstellung
genutzt. Rund 80 Prozent des gesamten
industriell produzierten Bitumens findet dort Verwendung.
Asphalt ist eine Mischung aus Gesteinskörnungen und
Bitumen. Das Bindemittel umhüllt und verklebt die Gesteine
und hält sie zusammen. Auf diese Weise erhält beispielsweise
der Straßenbelag seine erforderliche Festigkeit und
Beständigkeit.
Bitumenprodukt straßenbauasphalt
Haupteinsatzgebiet des bitumenhaltigen Asphalts ist der
Straßenbau. Die Produktion von Straßenbauasphalt geschieht
in Asphaltmischanlagen. Ein flächendeckendes Netz
von Asphaltmischwerken über ganz Deutschland garantiert
die sichere und schnelle Versorgung mit dem Baustoff. In
wärmegedämmten Straßentankwagen oder Bahnkesselwagen
wird das heißflüssige Bitumen von den Raffinerien
dorthin transportiert. In beheizten Lagertanks wird es zwischengelagert,
bis es mit der getrockneten Gesteinskörnung
in Mischern zusammengefügt wird. Die Zusammensetzung
des Mischguts kann entsprechend des Verwendungszwecks
und des Einsatzgebiets angepasst werden – sowohl bei
der Art und dem Anteil des Bitumens wie auch der jeweiligen
Gesteinskörnung. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten:
vom Splittmastixasphalt, über Gussasphalt bis hin zum
Offenporigen Asphalt. Direkt vom Mischer oder nach einer
Zwischenlagerung in Mischgutsilos wird der frisch produzierte
Asphalt in geschlossenen Thermofahrzeugen
oder auf abgedeckten LKW-Ladeflächen zur Einbaustelle
transportiert.
[1]
[2] [3]
© kunst- und Ausstellungshalle der
Bundesrepublik deutschland gmbH
Vom Bitumen zum dach
Neben dem Straßenbau findet Bitumen insbesondere in der
Dach- und Dichtungsbahnen-Industrie Verwendung. Die
wichtigsten Einsatzgebiete von Bitumenbahnen sind die
Abdichtung von Flachdächern, Gebäuden und Fundamenten
gegen das Eindringen von Wasser sowie die Bodenabdichtung
von Deponien, Deichen und Speicherbecken.
Auch im Garten- und Landschaftsbau werden Bitumenbahnen
genutzt, beispielsweise beim Teichbau oder auf Gründächern
– denn der Naturstoff Bitumen ist im Wasser praktisch
unlöslich.
dachabdichtung in der Praxis
Bitumen- und Polymerbitumen-Dach- und Dichtungsbahnen
eignen sich besonders gut für flache und flachgeneigte
Dächer, die zu den am stärksten beanspruchten Teilen des
Hauses zählen. Beim Einbau werden die Bahnen auf der
massiven Dach-Unterkonstruktion, die aus Beton, Stahl oder
Holz bestehen kann, entweder voll- oder teilflächig aufge-
© optigrün
schweißt, mechanisch befestigt oder lose verlegt und verklebt.
Die hervorragenden Materialeigenschaften des Werkstoffs
schützen das Dach vor UV-Strahlung, Windsogkräften
sowie starkem Niederschlag und Hagelstürmen.
Bitumen auf höchstem niveau
Für besondere Qualitätsansprüche wurden hochwertige
Polymerbitumenbahnen entwickelt, zum Beispiel mit Trägereinlagen
aus Glas- und Polyestervlies. Die modernen und
innovativen Lösungen mit Polymerbitumen erlauben eine
besonders sichere und dauerhafte Abdichtung für anspruchsvolle
Dachsysteme. So lassen sich auch Dächer unterschiedlicher
Konstruktionsart und Neigung zuverlässig
abdichten. Durch eine verbesserte Wärmestandfestigkeit
und Kälteflexibilität halten Polymerbitumenbahnen größten
thermischen oder mechanischen Belastungen, wie sie etwa
bei Bewegungen und Setzungen des Bauwerks entstehen,
rissfrei stand.
[1] Zur Abdichtung eines
flachdachs werden die
Bitumenbahnen mehrschichtig
verlegt. dazu
werden die einzelnen
lagen zum Beispiel
vollflächig miteinander
verschweißt.
[2] Widerstandsfähig und
belastbar sind Abdichtungen
aus Bitumen die
ideale grundlage für eine
dachnutzung, beispielsweise
als zusätzliche
Museumsfläche wie hier
bei der kunst- und Ausstellungshalle
der Bundesrepublik
deutschland in Bonn.
[3] dank wurzelfester
Bitumenbahnen können
flachdächer problemlos
als gründächer genutzt
werden. die Pflanzen auf
dem dach binden staub
und Abgase und tragen
so zur Verbesserung
des Mikroklimas bei.

08 l Dialog
SchülerweTTbewerb 2011
Traumstraßen – Schulweg aus Kinderaugen
Nach dem großen Erfolg im letzten Jahr, ruft die ARBIT
jetzt zur Teilnahme an ihrem zweiten Schülerwettbewerb
auf. Dieses Jahr können sich alle Hamburger Grundschulen
bei der ARBIT mit ihrer Vorstellung einer Traumstraße bewerben.
Das Motto 2011: „Wie wünsche ich mir meinen
Schulweg?“. Von bunten Basteleien aus Pappe bis hin zu
gemalten Bildern auf großen Papierbahnen – der Fantasie
und Kreativität sind beim Umsetzen des Mottos erneut
keine Grenzen gesetzt. Einzige Vorgabe: elektronische
Medien sollen nicht an der Verlosung teilnehmen. Es ist
also wieder mal ganze Handarbeit gefragt.
Für die drei kreativsten Einsendungen gibt es Spielgeräte
für den Schulhof, die Turnhalle oder Bücher-Gutscheine für
die Schülerbibliothek zu gewinnen. Mitmachen lohnt sich
also auf jeden Fall, denn der Wettbewerb kann auch als
spannendes Schulprojekt oder außergewöhnliche Stunde
im Kunstunterricht dienen.
Mit dem Schülerwettbewerb möchte die ARBIT einen Beitrag
dazu leisten, die Öffentlichkeit über das Thema Straßenbau
zu informieren. Der spielerische Umgang mit dem
Schulweg soll die Kreativität der Kinder fördern und sie
gleichzeitig für die Themen Straße und Straßenverkehr sensibilisieren.
Schülerwettbewerb 2011 an Grundschulen in Hamburg.
Verlängerter Anmeldeschluss ist der 30.05.2011, Einsendeschluss der 30.06.2011.
weitere Informationen erhalten Sie beim Informationsbüro bitumen!
Kontakt:
Informationsbüro bitumen!
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