⛽ Nadelpenetration von Bitumen

Petrochemie PN-EN 1426

Übersicht

Die Norm PN-EN 1426 legt ein Verfahren zur Bestimmung der Konsistenz von Bitumen und bitumenhaltigen Bindemitteln fest. Das normale Verfahren betrifft Penetrationen bis (330 × 0,1) mm; für Penetrationen oberhalb dieses Wertes bis (500 × 0,1) mm werden andere Kenngrößen verwendet (die Prüftemperatur auf 15 °C gesenkt bei unveränderter Last und Zeit). Die Penetration ist die Konsistenz, ausgedrückt als Strecke in Zehntelmillimetern, um die eine genormte Nadel unter festgelegten Bedingungen von Temperatur, Last und Belastungsdauer senkrecht in eine Probe eindringt. Die vorliegende Beschreibung stützt sich auf die Ausgabe PN-EN 1426:2015-08, die zurückgezogen und durch PN-EN 1426:2025-02 ersetzt wurde — die Änderungen der neuen Ausgabe sind vor der Einführung zu prüfen.

Die Penetration ist ein Maß für die Konsistenz (Härte) eines Bitumens — je niedriger das Ergebnis, desto härter das Bitumen; ist die Nadel 10 mm eingedrungen, so beträgt die Penetration 100 (0,1 mm). Sie ist der grundlegende Kennwert für die Einteilung von Straßenbaubitumen (z. B. 35/50, 50/70) und eine in den Straßenbaulaboratorien der GDDKiA neben dem Erweichungspunkt nach PN-EN 1427 geforderte Prüfung. In der Ausgabe 2015 wurde der normative Verweis auf Quecksilberthermometer gestrichen (sie sind zulässig, wo nationale Vorschriften es erlauben) und die Tabelle 1 mit den Abmessungen der Gefäße präzisiert.

Die Norm sieht auch ein kleines Gefäß aus nichtrostendem Stahl vor (Innendurchmesser ≥ 35 mm, Wand 1,5–2,0 mm, in einem Messingring) für kleine Bindemittelmengen, z. B. aus der Extraktion eines Bohrkerns einer Mischung gewonnenes oder in Alterungsuntersuchungen; die Präzision kann dann von der in Abschnitt 9 angegebenen abweichen. Andere Bedingungen (z. B. 200 g, 60 s, 5 °C) können als Kennwert des Verhaltens bei niedriger Temperatur dienen.

Prinzip der Methode

Gemessen wird das Eindringen einer genormten Nadel in eine konditionierte Probe. Für Penetrationen bis etwa (330 × 0,1) mm: eine Temperatur von 25 °C, eine Last von 100 g, eine Zeit von 5 s; für erwartete Penetrationen über (330 × 0,1) mm: die Temperatur auf 15 °C gesenkt bei gleicher Last und Zeit. Die bewegliche Last bilden die Nadel, der Stempel von (47,50 ± 0,05) g und das Gewicht von (50,00 ± 0,05) g — insgesamt (100,00 ± 0,10) g. Die Nadel besteht aus nichtrostendem Stahl X105CrMo17 mit einer Härte von HRC 54–60, einem Schaftdurchmesser von 1,00–1,02 mm, einem Kegel von 8°40′–9°40′ und einer abgeflachten Spitze von 0,14–0,16 mm, gefasst in einer Hülse von (3,10 ± 0,15) mm Durchmesser und (38 ± 1) mm Länge; die Masse der Nadel mit der Hülse beträgt (2,50 ± 0,05) g. Das Ergebnis ist das arithmetische Mittel der gültigen Messungen in 0,1 mm, auf eine ganze Zahl gerundet.

Anwendungen

• Einteilung von Straßenbaubitumen in Penetrationssorten (z. B. 35/50, 50/70)
• Kontrolle der Lieferungen bitumenhaltiger Bindemittel in Straßenbaulaboratorien (zusammen mit PN-EN 1427)
• Prüfung des aus einer Asphaltmischung gewonnenen Bindemittels (das kleine Gefäß)
• Verfolgung der Alterung des Bitumens bei der Verarbeitung und im Gebrauch
• Polymermodifizierte Bitumen (Vorbereitung nach den Empfehlungen des Lieferanten, 180–200 °C)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 1426:2015-08

Titel (PL)

Asfalty i lepiszcza asfaltowe — Oznaczanie penetracji igłą

Title (EN)

Bitumen and bituminous binders — Determination of needle penetration

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Probenahme und Vorbereitung der Probe

   Eine Laborprobe nach EN 58 entnehmen, gleichmäßig und unverunreinigt (EN 1425). Eine geeignete Menge in ein Gefäß überführen (nötigenfalls mit einem erwärmten Messer) und nach EN 12594 schmelzen.

2. Füllen des Gefäßes

   Das Material auf eine Temperatur von höchstens 100 °C über dem erwarteten Erweichungspunkt erwärmen (modifizierte Bitumen: nach dem Lieferanten, 180–200 °C, niemals über 200 °C) und ein sauberes Gefäß so füllen, dass die Probe nach dem Abkühlen eine um 10 mm größere Tiefe hat als die erwartete Penetration.

3. Abkühlen und Konditionieren

   An der Luft abkühlen und danach im Wasserbad bei der Prüftemperatur konditionieren (die Richtzeiten der Tabelle 1: 60–90 min je nach Penetration).

   ⏱ Zeit: 60–90 min

4. Einstellen des Geräts

   Prüfen, ob der Stempel und seine Führung trocken und sauber sind und ob sich der Stempel frei bewegt. Die Nadel mit Toluol oder einem geeigneten Lösungsmittel reinigen, abwischen und einsetzen; die Gesamtlast 100 g. Das Gefäß (im Transportgefäß mit Wasser oder im Bad) auf den Tisch stellen.

5. Messung

   Die Nadel senken, bis ihre Spitze die Oberfläche der Probe berührt (sie trifft ihr eigenes Spiegelbild), die Nullstellung notieren und den Halter für 5 s freigeben. Bewegt sich das Gefäß, abbrechen und das Gerät nachstellen.

   ⏱ Zeit: 5 s • 🌡 Temperatur: 25 °C

6. Wiederholungsmessungen

   Mindestens drei gültige Messungen mit drei getrennten, sauberen Nadeln an Stellen ausführen, die nicht näher als 10 mm am Rand des Gefäßes und nicht näher als 10 mm voneinander liegen. Bei Penetrationen über 100 × 0,1 mm die Nadeln bis zum Abschluss aller Messungen in der Probe lassen.

7. Ergebnis

   Als Penetration das arithmetische Mittel der gültigen Messungen in 0,1 mm nehmen, auf eine ganze Zahl gerundet. Abweichungen von den Bedingungen der Norm (z. B. das kleine Gefäß) im Prüfbericht angeben.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Heißes Bitumen (bis 200 °C) — Thermohandschuhe, Gesichtsschutz, Arbeit unter dem Abzug; kein Wasser an heißes Bitumen lassen
• Toluol ist leicht entzündlich und gesundheitsschädlich — die Nadeln unter dem Abzug reinigen, fern von Wärmequellen
• Die Penetrationsnadeln sind scharf — in einer Schutzschachtel aufbewahren und korrodierte oder gratige verwerfen

Häufige Fragen