Das Penetrometer wird auf einer ebenen, vibrationsfreien Fläche waagerecht aufgestellt. Eine saubere, unbeschädigte Penetrationsnadel wird mit dem Halter und dem Zusatzgewicht so eingesetzt, dass eine Gesamtlast von (100 ± 0,10) g wirkt. Der gefüllte Bitumenbehälter wird unter das Gerät gestellt, und die Nadel vorsichtig auf die Bitumenoberfläche abgesenkt. Nach Nullstellung wird die Nadel für 5 Sekunden frei in das Bitumen eindringen gelassen. Die Eindringtiefe wird in 0,1 mm-Schritten (Penetrationseinheiten) abgelesen. Dieser Vorgang wird an mindestens drei verschiedenen Stellen wiederholt, um einen Mittelwert zu bilden.

Die Nadelpenetration beschreibt die Härte bzw. Konsistenz von Bitumen. Sie dient der Klassifizierung, Qualitätskontrolle und dem Vergleich unterschiedlicher Bitumensorten, insbesondere zur Eignung im Straßenbau bei verschiedenen Temperaturen.

Das Bitumen wird in zwei Metallringe gegossen, abgekühlt und plan geschliffen. Die Ringe werden in einer Halterung befestigt und jeweils mit einer Stahlkugel belastet. Anschließend werden die Ringe in eine temperierte Flüssigkeit (Wasser oder Glycerin) getaucht, die mit konstanter Geschwindigkeit erwärmt wird. Der Erweichungspunkt ist die Temperatur, bei der die Kugel durch die Bitumenschicht durchfällt.

Der Erweichungspunkt beschreibt die Temperatur, bei der Bitumen unter Belastung zu erweichen beginnt. Er dient zur Charakterisierung der thermischen Stabilität und Wärmeempfindlichkeit von Bitumen und ist eine wichtige Kenngröße zur Einteilung und Vergleichbarkeit unterschiedlicher Bitumensorten.

Ein Metallblech wird gleichmäßig mit einer dünnen Schicht des bitumenhaltigen Bindemittels beschichtet. Nach einer Ruhezeit von 30 bis 240 Minuten wird das beschichtete Prüfblech mit einer konstanten Abkühlgeschwindigkeit von 1 °C/min abgekühlt.
Ab einer Temperatur von etwa 8 bis 12 °C oberhalb des erwarteten Brechpunktes wird das Blech bei jedem weiteren sinkendem Grad Celsius gebogen. Die Temperatur, bei der in der Bitumenschicht der erste sichtbare Riss auftritt, gilt als Brechpunkt nach Fraaß.

Der Brechpunkt nach Fraaß kennzeichnet die Kälteempfindlichkeit und Sprödigkeit bitumenhaltiger Bindemittel. Er gibt Aufschluss darüber, bis zu welcher Temperatur der Binder ohne Rissbildung verformbar bleibt und dient somit der Beurteilung des Tieftemperaturverhaltens von Bitumen in Asphaltmischgütern.

Beim Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT) wird das Bindemittel in Glasgefäße gefüllt und in einem Ofen bei einer Temperatur von 163 °C unter konstanter Luftzufuhr für 75 Minuten rotierend erwärmt. Durch die Rotation verteilt sich das Bindemittel als dünner Film an den Gefäßwänden und wird gleichmäßig erhitzt. Während des Prozesses kommt es durch die Einwirkung von Wärme und Sauerstoff zu Destillation und Oxidation, wodurch das Bindemittel gezielt künstlich gealtert wird. Nach der definierten Prüfzeit werden die Proben abgekühlt und für Folgeprüfungen (z. B. Penetration, Erweichungspunkt, Masseverlust) verwendet.

Das RTFOT-Verfahren simuliert die Kurzzeitalterung von Bitumen während Herstellung, Transport und Einbau des Asphaltmischguts. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die Beständigkeit des Bindemittels gegen Verhärtung sowie über Veränderungen seiner Verarbeitungseigenschaften und Konsistenz infolge thermisch-oxidativer Belastung. Damit ist der RTFOT ein wesentlicher Schritt zur Beurteilung der Alterungsbeständigkeit und Leistungsfähigkeit von Bitumenprodukten.

Bei der Prüfung wird ein Bitumenprobekörper im Duktilometer auf eine Länge von 200 mm mit einer konstanten Dehngeschwindigkeit von 50 mm/min gedehnt. Unmittelbar nach dem Erreichen der Dehnlänge wird der Bitumenfaden in der Mitte zerschnitten, sodass zwei Halbfäden entstehen. Nach einer Rückverformungszeit von 30 Minuten wird der Abstand zwischen den Enden der Halbfäden gemessen.
Die elastische Rückstellung wird als prozentuale Verkürzung bezogen auf die ursprüngliche Dehnlänge angegeben. Die Prüfung erfolgt in der Regel bei 25 °C oder 10 °C, kann jedoch an andere Temperaturen angepasst werden – insbesondere bei weichen oder hochmodifizierten Bindemitteln. Reißt der Faden vorzeitig, wird die tatsächlich erreichte Dehnlänge für die Berechnung herangezogen, sofern der Bruch nicht durch Probenfehler verursacht wurde.

Die Prüfung dient der Bewertung der Elastizität und Rückstellfähigkeit modifizierter Bitumen nach Dehnung.
Ein hoher Wert der elastischen Rückstellung weist auf eine ausgeprägte elastische Komponente und damit eine verbesserte Rissresistenz und Verformungsbeständigkeit des Bindemittels hin. Das Verfahren ist besonders relevant für polymermodifizierte Bitumen, bei denen die elastischen Eigenschaften entscheidend für das Verhalten unter Verkehrsbelastung und Temperaturschwankungen sind.

Bei der Prüfung wird ein gegossener Bitumenprobekörper im Duktilometer bei einer Prüftemperatur von etwa 5 °C (±0,5 °C) mit einer konstanten Dehngeschwindigkeit von 50 mm/min gedehnt. Die zuvor in Formen gegossenen Proben werden 90 ± 10 Minuten auf Prüftemperatur temperiert, anschließend von der Grundplatte genommen, in die Antriebsplatten eingesetzt und von den Seitenteilen befreit. Im Duktilometer wird der Bitumenfaden so lange gedehnt, bis er reißt oder eine Dehnung von 400 mm (1 333 %) erreicht ist. Während der Dehnung wird die Zugkraft in Abhängigkeit von der Dehnung kontinuierlich aufgezeichnet. Die Prüfung ist mit mindestens drei Proben durchzuführen, um repräsentative Ergebnisse zu erhalten.

Der Kraft-Duktilitätsversuch dient der Bewertung der Dehnbarkeit und Zähigkeit modifizierter Bitumen. Er beschreibt, wie weit sich das Bindemittel unter Zugbelastung dehnen kann, bevor es reißt, und liefert zusätzlich Informationen über das Verformungsverhalten unter niedrigen Temperaturen. Die resultierende Kraft-Dehnungskurve ermöglicht eine Einschätzung der Kohäsion und Rissbeständigkeit des Bitumens, was besonders für den Einsatz in hochbelasteten oder kälteempfindlichen Asphaltbelägen relevant ist.

Beim PAV-Verfahren (Pressure Aging Vessel) wird ein statischer Bitumenfilm in einer Druckkammer über einen definierten Zeitraum einer Temperatur von etwa 110 °C und einem Luftdruck von 2,1 MPa ausgesetzt. Das Bindemittel wird dazu in flachen Schalen aufgebracht und in den Druckalterungsbehälter gestellt, in dem es für 20 Stunden unter diesen Bedingungen verbleibt. Während der Prüfung erfolgt keine Bewegung des Materials – es handelt sich um einen statischen Film, der gezielt einer kontrollierten thermo-oxidativen Alterung unterzogen wird. Nach Ablauf der Prüfzeit werden die Proben abgekühlt und entnommen. Anschließend werden sie für weitere Prüfungen der veränderten Eigenschaften (z. B. Penetration, Erweichungspunkt, Biege- oder Zugversuche) verwendet.

Der PAV-Versuch simuliert die Langzeitalterung von Bitumen im Straßenbelag, wie sie durch Oxidation und Wärmeeinwirkung über die Nutzungsdauer entsteht.
Er dient der Bewertung der Alterungsbeständigkeit und ermöglicht es, Aussagen über die Langzeitperformance und Haltbarkeit eines Bindemittels zu treffen.

Bei diesem Verfahren werden die Massen gleicher Volumina eines bitumenhaltigen Bindemittels und einer Prüfflüssigkeit miteinander verglichen.
Dazu wird das kalibrierte Pyknometer zunächst zu etwa drei Vierteln mit dem Bitumen gefüllt, mit dem Kapillarstopfen verschlossen und gewogen. Anschließend wird das Pyknometer vollständig mit der Prüfflüssigkeit gefüllt und erneut verwogen. Um sicherzustellen, dass gleiche Volumina verglichen werden, wird das Pyknometer so weit gefüllt, dass es überläuft, sobald es in ein auf Prüftemperatur (25 ± 0,2 °C) gehaltenes Wasserbad gestellt wird und das thermische Gleichgewicht nach etwa 30 Minuten erreicht ist. Aus den Massenunterschieden zwischen Probe und Prüfflüssigkeit werden anschließend die Dichte und relative Dichte des Bitumens berechnet.

Die Dichtebestimmung ermöglicht die präzise Charakterisierung von bitumenhaltigen Bindemitteln und ist entscheidend für Mischungsberechnungen, Qualitätskontrolle und die Volumen-Massen-Umrechnung bei Asphaltmischungen. Sie stellt eine Grundlage für weitere Prüfungen und Vergleiche zwischen verschiedenen Bindemitteltypen dar.