TEDxDelft
Erik Schlangen: A "self-healing" asphalt
Erik Schlangen: "Selbstheilender" Asphalt
Filmed:
Readability: 3.1
1,041,208 views
Asphaltstraßen sind schön anzuschauen, jedoch nehmen sie sehr leicht Schaden und ihre Reparatur ist teuer. Erik Schlangen präsentiert eine neue Art von porösem Asphalt, hergestellt aus einfachen Materialien, mit einer erstaunlichen Eigenschaft:
Entstandene Risse können ganz einfach mit Induktionswärme "geheilt" werden. (Aufgenommen in TEDxDelft.)
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneer
Erik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable. Full bio
Erik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:53
(Hammer)
0
37295
2824
(Hammer)
00:59
(Laughter)
1
43184
4034
(Gelächter)
01:19
(Microwave beeps) (Laughter)
2
64076
5924
(Mikrowelle piept)
(Gelächter)
(Gelächter)
01:31
You probably all agree with me
3
75696
2025
Sie werden mir sicher zustimmen,
01:33
that this is a very nice road.
4
77721
2775
dass das hier eine schöne Straße ist.
01:36
It's made of asphalt,
5
80496
2159
Sie besteht aus Asphalt,
01:38
and asphalt is a very nice material to drive on,
6
82655
3234
welcher ein gut befahrbares Material ist,
01:41
but not always, especially not on these days as today,
7
85889
4134
aber nicht immer, gerade nicht
an solchen Tagen wie heute,
an solchen Tagen wie heute,
01:45
when it's raining a lot.
8
90023
1851
wenn es regnerisch ist.
01:47
Then you can have a lot of splash water in the asphalt.
9
91874
2948
Dann sammelt sich viel
Spritzwasser im Asphalt.
Spritzwasser im Asphalt.
01:50
And especially if you then ride with your bicycle,
10
94822
2294
Besonders als Fahrradfahrer
01:53
and pass these cars, then that's not very nice.
11
97116
3945
macht das Passieren
der Autofahrer keinen Spaß.
der Autofahrer keinen Spaß.
01:56
Also, asphalt can create a lot of noise.
12
101061
3110
Ebenfalls kann Asphalt
eine Menge Geräusch produzieren.
eine Menge Geräusch produzieren.
02:00
It's a noisy material,
13
104171
1614
er ist ein geräuschvolles Material,
02:01
and if we produce roads like in the Netherlands,
14
105785
2444
und wenn wir Straßen bauen,
wie in den Niederlanden,
wie in den Niederlanden,
02:04
very close to cities, then we would like a silent road.
15
108229
4132
nah an den Städten, hätten wir
gerne eine lautlose Straße.
gerne eine lautlose Straße.
02:08
The solution for that is to make roads
16
112361
3269
Eine mögliche Lösung sind Straßen
02:11
out of porous asphalt.
17
115630
2177
aus offenporigem Asphalt.
02:13
Porous asphalt, a material that we use now
18
117807
1991
Offenporiger Asphalt ist ein Material, das wir nun
02:15
in most of the highways in the Netherlands,
19
119798
2959
für die meisten Autobahnen
in den Niederlanden benutzen,
in den Niederlanden benutzen,
02:18
it has pores and water can just rain through it,
20
122757
3444
er hat Poren und Wasser rinnt hindurch,
02:22
so all the rainwater will flow away to the sides,
21
126201
2901
dadurch kann das Wasser einfacher abfließen
02:25
and you have a road that's easy to drive on,
22
129102
2089
und man hat eine Straße,
auf der man leichter fahren kann,
auf der man leichter fahren kann,
02:27
so no splash water anymore.
23
131191
1930
also Straßen ohne Spritzwasser.
02:29
Also the noise will disappear in these pores.
24
133121
3162
Genauso werden alle Geräusche
in den Poren verschwinden.
in den Poren verschwinden.
02:32
Because it's very hollow, all the noise will disappear,
25
136283
3023
Durch den Hohlraum wird
der ganze Schall verschwinden,
der ganze Schall verschwinden,
02:35
so it's a very silent road.
26
139306
2588
was die Straße zum Schweigen bringt
02:37
It also has disadvantages, of course,
27
141894
3545
Es gibt aber natürlich auch Nachteile
02:41
and the disadvantage of this road is that raveling can occur.
28
145439
4162
und der Nachteil dieser Straße ist,
dass sie ausfranst.
dass sie ausfranst.
02:45
What is raveling? You see that in this road
29
149601
2925
Was ist "ausfransen"?
Das sieht man bei dieser Straße,
Das sieht man bei dieser Straße,
02:48
that the stones at the surface come off.
30
152526
2621
dass die Steine sich von der Oberfläche lösen.
02:51
First you get one stone, then several more,
31
155147
5278
Erst gibt es einen, dann weitere,
02:56
and more and more and more and more,
32
160425
1742
und mehr und mehr und mehr und mehr,
02:58
and then they -- well, I will not do that. (Laughter)
33
162167
3567
und dann – nun,
das werde ich nicht tun. (Gelächter)
das werde ich nicht tun. (Gelächter)
03:01
But they can damage your windshield,
34
165734
2914
Aber sie können
die Windschutzscheibe beschädigen,
die Windschutzscheibe beschädigen,
03:04
so you're not happy with that.
35
168648
1790
was nicht gerade glücklich macht.
03:06
And finally, this raveling can also lead to more and more damage.
36
170438
3990
Letztendlich führt dieses Ausfransen
zu mehr und mehr Schäden.
zu mehr und mehr Schäden.
03:10
Sometimes you can create potholes with that.
37
174428
2616
Manchmal verursacht das Schlaglöcher.
03:12
Ha. He's ready.
38
177044
4061
Ha. Er ist soweit.
03:17
Potholes, of course, that can become a problem,
39
181105
3185
Schlaglöcher können schon
zu einem Problem werden,
zu einem Problem werden,
03:20
but we have a solution.
40
184290
1543
aber wir haben eine Lösung.
03:21
Here you see actually how the damage appears in this material.
41
185833
3258
Hier sieht man, wie sich der Schaden
in der Materialstruktur zeigt.
in der Materialstruktur zeigt.
03:24
It's a porous asphalt, like I said, so you have only
42
189091
2000
Es ist offenporiger Asphalt,
wie ich bereits sagte, es gibt nur
wie ich bereits sagte, es gibt nur
03:26
a small amount of binder between the stones.
43
191091
2772
wenig Bindemittel
zwischen den Steinen.
zwischen den Steinen.
03:29
Due to weathering, due to U.V. light, due to oxidation,
44
193863
3319
Durch Verwitterung, durch UV-Licht,
durch Oxidierung
durch Oxidierung
03:33
this binder, this bitumen,
45
197182
2728
schrumpft das Bindemittel Bitumen
03:35
the glue between the aggregates is going to shrink,
46
199910
2673
zwischen den Aggregaten,
03:38
and if it shrinks, it gets micro-cracks,
47
202583
1945
und wenn es schrumpft, bekommt es Mikrorisse
03:40
and it delaminates from the aggregates.
48
204528
1722
und enthaftet sich von den Aggregaten.
03:42
Then if you drive over the road, you take out the aggregates --
49
206250
2560
Wenn man nun über die Straße fährt,
entfernen sich die Aggregate,
entfernen sich die Aggregate,
03:44
what we just saw here.
50
208810
2996
was wir gerade hier gesehen haben.
03:47
To solve this problem, we thought of self-healing materials.
51
211806
3814
Um dieses Problem zu lösen, dachten wir
an sich selbst heilende Materialien.
an sich selbst heilende Materialien.
03:51
If we can make this material self-healing,
52
215620
2661
Wenn wir ein solches Material herstellen können,
03:54
then probably we have a solution.
53
218281
3193
dann haben wir vermutlich eine Lösung.
03:57
So what we can do is use steel wool just to clean pans,
54
221474
4594
Also nahmen wir uns einfache Stahlwolle,
04:01
and the steel wool we can cut in very small pieces,
55
226068
3485
schnitten sie in kleine Stücke
04:05
and these very small pieces we can mix to the bitumen.
56
229553
3904
und mixten sie mit dem Bitumen.
04:09
So then you have asphalt
57
233457
1745
Somit bekamen wir Asphalt
04:11
with very small pieces of steel wool in it.
58
235202
3067
mit kleinen Stückchen Stahlwolle darin.
04:14
Then you need a machine, like you see here,
59
238269
2791
Dann braucht man eine Maschine wie diese hier,
04:16
that you can use for cooking -- an induction machine.
60
241060
3139
die man fürs Kochen verwendet – eine Induktionsplatte.
04:20
Induction can heat, especially steel; it's very good at that.
61
244199
4049
Induktion kann erhitzen, besonders Stahl;
darin ist sie wirklich gut.
darin ist sie wirklich gut.
04:24
Then what you do is you heat up the steel,
62
248248
2682
Man erhitzt nun also den Stahl,
04:26
you melt the bitumen,
63
250930
1491
man schmilzt das Bitumen,
04:28
and the bitumen will flow into these micro-cracks,
64
252421
2566
das Bitumen fließt in diese Mikrorisse
04:30
and the stones are again fixed to the surface.
65
254987
3207
und die Steine haften wieder an der Oberfläche.
04:34
Today I use a microwave because I cannot take
66
258194
3962
Heute benutze ich eine Mikrowelle,
weil ich nicht die
weil ich nicht die
04:38
the big induction machine here onstage.
67
262156
2237
große Induktionsmaschine
mit auf die Bühne nehmen kann.
mit auf die Bühne nehmen kann.
04:40
So a microwave is a similar system.
68
264393
2880
Eine Mikrowelle hat ein ähnliches System.
04:43
So I put the specimen in, which I'm now going to take out
69
267273
3645
Ich habe die Probe vorhin reingelegt
und werde sie nun herausholen.
und werde sie nun herausholen.
04:46
to see what happened.
70
270918
3252
Mal sehen, was passiert ist.
04:50
So this is the specimen coming out now.
71
274170
2493
Dies ist die Probe, die ich jetzt rausnehme.
04:52
So I said we have such an industrial machine in the lab
72
276663
4393
Wie gesagt, in unserem Labor
haben wir eine Industriemaschine
haben wir eine Industriemaschine
04:56
to heat up the specimens.
73
281056
2272
um die Proben aufzuheizen.
04:59
We tested a lot of specimens there,
74
283328
2090
Wir haben dort viele Proben aufgeheizt
05:01
and then the government, they actually saw our results,
75
285418
3175
und die Regierung, die
unsere Ergebnisse gesehen hat,
unsere Ergebnisse gesehen hat,
05:04
and they thought, "Well, that's very interesting. We have to try that."
76
288593
3950
hat sich gedacht: "Ja, das ist wirklich
interessant. Das müssen wir ausprobieren."
interessant. Das müssen wir ausprobieren."
05:08
So they donated to us a piece of highway,
77
292543
2316
Daraufhin haben sie uns einen Teil
der Autobahn gespendet,
der Autobahn gespendet,
05:10
400 meters of the A58, where we had to make
78
294859
3487
400 Meter auf der A58, wo wir
05:14
a test track to test this material.
79
298346
2510
eine Teststrecke bildeten, um das Material zu prüfen.
05:16
So that's what we did here. You see where we were making the test road,
80
300856
3532
Und das haben wir hier getan.
Hier ist der Bau der Teststrecke,
Hier ist der Bau der Teststrecke,
05:20
and then of course this road will last several years
81
304388
4498
und diese Strecke wird natürlich
mehrere Jahre überdauern,
mehrere Jahre überdauern,
05:24
without any damage. That's what we know from practice.
82
308886
3288
ohne jeglichen Schaden.
Dies wissen wir aus der Praxis.
Dies wissen wir aus der Praxis.
05:28
So we took a lot of samples from this road
83
312174
2779
Also haben wir viele Proben
von dieser Teststrecke genommen
von dieser Teststrecke genommen
05:30
and we tested them in the lab.
84
314953
2269
and danach im Labor überprüft.
05:33
So we did aging on the samples,
85
317222
2917
Wir haben die Proben altern lassen,
05:36
did a lot of loading on it, healed them with our induction machine,
86
320139
3612
haben sie belastet, heilten sie danach
mit unserer Induktionsmaschine
mit unserer Induktionsmaschine
05:39
and healed them and tested them again.
87
323751
2826
und haben sie wieder und wieder getestet.
05:42
Several times we can repeat that.
88
326577
1904
Dieses Verfahren können wir
mehrmals wiederholen.
mehrmals wiederholen.
05:44
So actually, the conclusion from this research is that
89
328481
2225
Das Ergebnis unserer Forschung zeigt, dass
05:46
if we go on the road every four years
90
330706
3318
wenn wir alle 4 Jahre die Straßen
05:49
with our healing machine -- this is the big version
91
334024
2880
mit unserer Maschine bearbeiten –
das ist die große Version
das ist die große Version
05:52
we have made to go on the real road --
92
336904
1905
für den Einsatz auf der echten Straße –
05:54
if we go on the road every four years
93
338809
1870
also, wenn wir alle vier Jahre
die Straßen aufarbeiten,
die Straßen aufarbeiten,
05:56
we can double the surface life of this road,
94
340679
3750
dann können wir die Lebensdauer
der Oberflächen verdoppeln,
der Oberflächen verdoppeln,
06:00
which of course saves a lot of money.
95
344429
2177
was natürlich viele Kosten spart.
06:02
Well, to conclude, I can say
96
346606
2177
Zum Abschluss möchte ich sagen,
06:04
that we made a material
97
348783
2756
dass wir ein Material hergestellt haben,
06:07
using steel fibers, the addition of steel fibers,
98
351539
3780
dem Stahlfasern zugesetzt sind,
06:11
using induction energy to really
99
355319
2509
das die Induktionsenergie nutzt,
06:13
increase the surface life of the road,
100
357828
2667
um die Lebensdauer
der Straßenoberflächen zu verlängern,
der Straßenoberflächen zu verlängern,
06:16
double the surface life you can even do,
101
360495
1750
man könnte sogar sagen, um sie zu verdoppeln,
06:18
so it will really save a lot of money with very simple tricks.
102
362245
3664
was viele Kosten allein durch
simple Tricks einsparen wird.
simple Tricks einsparen wird.
06:21
And now you're of course curious if it also worked.
103
365909
3473
Und nun sind Sie bestimmt gespannt darauf,
ob es auch hier funktioniert hat.
ob es auch hier funktioniert hat.
06:25
So we still have the specimen here. It's quite warm.
104
369382
3103
Hier haben wir unsere Probe.
Sie ist noch ziemlich warm.
Sie ist noch ziemlich warm.
06:28
Actually, it still has to cool down first
105
372485
2579
Eigentlich muss sie zuerst runterkühlen
06:30
before I can show you that the healing works.
106
375064
2340
bevor ich Ihnen zeigen kann,
ob die Aufarbeitung geklappt hat.
ob die Aufarbeitung geklappt hat.
06:33
But I will do a trial.
107
377404
2868
Aber ich werd es einfach mal versuchen.
06:36
Let's see. Yeah, it worked.
108
380272
2759
Mal schauen. Ja, es hat funktioniert!
06:38
Thank you.
109
383031
1350
Vielen Dank.
06:40
(Applause)
110
384381
5416
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneerErik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable.
Why you should listen
Erik Schlangen is a Civil Engineering professor at Delft University of Technology and the Chair of Experimental Micromechanics. His areas of research include durability mechanics and "self-healing" materials, like the asphalt and concrete he and his team have developed that can be repaired with induction. This special asphalt is made with tiny steel wool fibers, which, when heated with induction, extends the life of the material. Currently Schlangen and his team are testing the asphalt on the A58 road near Vilssingen in the Netherlands, with the hope that it can be used in future roads all over the country.
Erik Schlangen | Speaker | TED.com