Einflüsse auf die Konzentration der Dämpfe und Aerosole beim Einbau von Walzasphalt

Abstract

Dämpfe und Aerosole finden seit vielen Jahren in der Asphaltbranche Beachtung. Bereits im Jahr 1997 wurde der „Gesprächskreis Bitumen“ gegründet, der sich seither mit den Gesundheitsgefahren bei Arbeiten mit Bitumen beschäftigt. Die Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU) hat in den vergangenen Jahren an zahlreichen Baustellen den Einbau von Asphalt messtechnisch begleitet und die dabei entstehenden Dämpfe und Aerosole in über 4500 Fällen gemessen. Auf Basis dieser umfangreichen Messungen hat der Ausschuss für Gefahrenstoffe in seiner Sitzung am 19./20.11.2019 beschlossen, dass der Arbeitsplatzgrenzwert für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen entsprechend den MAK-Empfehlungen auf 1,5 mg/m³ (Bitumenkondensat-Standard; BKS) festgelegt wird. Dieser Grenzwert wird allerdings für einen Zeitraum von zunächst 5 Jahren ausgesetzt. Durch die Auswahl der Proben soll ein repräsentativer Querschnitt der in Deutschland eingesetzten Asphalte mit und ohne Ausbauasphalt und Bitumen bzw. Polymermodifizierten Bitumen und sichergestellt werden. Zudem fanden zwei Zusätze Verwendung. Die Auswertungen zu den untersuchten Untersuchungsvarianten zeigen auf, dass Asphaltart / -sorte, Bindemittelart bzw. -sorte (Grundbindemittel, Art und Menge der zugegebene Polymere, Viskositätsverändernde Zusätze) sowie der Bitumenhersteller sich auf die Emissionen auswirken können. Den stärksten Einfluss auf die Emissionen scheinen die Bitumenhersteller und Bindemittelart/- sorte zu haben. Aussagen der Bindemittelhersteller legen nahe, dass die Herstellung des Bitumens eine entscheidende Rolle spielt. Der Einfluss der Asphaltart/-sorte auf die Emissionen fällt kleiner aus als erwartet. Aufgrund der Untersuchungen zeigt sich, dass sich eine Erniedrigung bzw. Erhöhung des Bindemittelgehalts um ±0,5 M.-% nicht systematisch auf die Emissionen auswirkt. Die Variation der Temperatur führt zu deutlichen Veränderungen der Emissionen. Die Untersuchungen, die bei 140 °C durchgeführt wurden, zeigen eine Reduktion auf weniger als die Hälfte im Vergleich zu Untersuchungen bei 160 °C. Für die Temperaturen 140 und 120 °C lässt sich eine analoge Reduktion feststellen. Die Variation des Asphaltgranulatgehaltes führt zu kleinen Veränderungen der Emissionen. Tendenziell scheinen die Emissionen mit zunehmendem Gehalt an Asphaltgranulat leicht abzunehmen. Da es sich bei Asphaltgranulat um ein wiederverwertetes Material handelt, das bereits heißverarbeitet wurde, und die Menge an Frischbitumen bei Einsatz von Asphaltgranulat reduziert ist, ist davon auszugehen, dass die hohen Emissionen hier in geringerem Maße auftreten. Das hier für die Untersuchung von Asphalten im Labor entwickelte Verfahren kann dazu dienen, die verschiedenen Bitumen und bitumenhaltigen Bindemittel grundsätzlich hinsichtlich ihrer Emissionen einzuordnen. Es ist jedoch dringend geboten, die Laborergebnisse durch Messungen in situ zu untermauern. Datei-Upload durch TIB

Vapours and aerosols have attracted attention in the asphalt industry for many years. As early as 1997, the "Bitumen Discussion Group" was founded, which has been dealing with the health hazards of working with bitumen ever since. In recent years, the German Employer's Liability Insurance Association for the Construction Industry (BG BAU) has monitored the installation of asphalt at numerous construction sites and measured the resulting vapours and aerosols in over 4,500 cases. Based on these extensive measurements, the Committee for Hazardous Substances decided in its meeting on 19/20 November 2019 that the occupational exposure limit value for vapours and aerosols during hot processing of bitumen will be set at 1.5 mg/m³ (bitumen condensate standard; BKS) in accordance with the MAK recommendations. However, this limit value is suspended for an initial period of 5 years. The selection of the samples is intended to ensure a representative cross-section of the asphalts used in Germany with and without reclaimed asphalt and bitumen or polymer-modified bitumen. In addition, two additives were used. The evaluations of the investigated test variants show that asphalt type/grade, binder type/grade (base binder, type and quantity of added polymers, viscositychanging additives) as well as the bitumen manufacturer can have an effect on the emissions. Bitumen manufacturer and binder type/grade appear to have the strongest influence on emissions. Statements from binder manufacturers suggest that bitumen production plays a crucial role. The influence of asphalt type/grade on emissions is smaller than expected. The investigations show that a reduction or increase of the binder content by ±0.5 wt.% does not systematically affect the emissions. The variation of the temperature leads to significant changes in the emissions. The investigations carried out at 140 °C show a reduction to less than half compared to investigations carried out at 160 °C. The emissions of the binder content are not systematically affected by the variation of the temperature. An analogous reduction can be observed for the temperatures 140 and 120 °C. The variation of the asphalt granulate content leads to small changes in emissions. There seems to be a tendency for emissions to decrease slightly with increasing asphalt granulate content. Since asphalt granulate is a recycled material that has already been hot processed and the amount of fresh bitumen is reduced when asphalt granulate is used, it can be assumed that the high emissions occur to a lesser extent here. The method developed here for testing asphalts in the laboratory can be used to classify the various bitumens and bituminous binders in terms of their emissions. However, it is urgently necessary to substantiate the laboratory results by measurements in situ.