What if cracks in concrete could fix themselves? - Congrui Jin

1,450,837 views ・ 2018-10-16

TED-Ed


Dubbelklik op de Engelse ondertitels hieronder om de video af te spelen.

Vertaald door: Dick Stada Nagekeken door: Peter van de Ven
00:07
Concrete is the most widely used
0
7020
1820
Beton is het meestgebruikte bouwmateriaal ter wereld.
00:08
construction material in the world.
1
8840
2080
00:10
It can be found in swathes of city pavements,
2
10920
2550
Je vindt het in de bestrating van steden,
00:13
bridges that span vast rivers,
3
13470
2510
in bruggen die brede rivieren overspannen,
00:15
and the tallest skyscrapers on earth.
4
15990
2230
en in de hoogste wolkenkrabbers die er zijn.
00:18
But this sturdy substance
5
18220
1550
Dit stevige materiaal
00:19
does have a weakness:
6
19770
1360
heeft echter een zwakte.
Het is vatbaar voor rampzalige scheuren
00:21
it’s prone to catastrophic cracking
7
21130
1710
00:22
that costs tens of billions of dollars
8
22840
1700
die jaarlijks miljarden kosten
00:24
to repair each year.
9
24540
1590
aan reparaties.
00:26
But what if we could avoid that problem,
10
26130
2160
Als we dat probleem nou eens konden voorkomen
00:28
by creating concrete that heals itself?
11
28290
3020
met beton dat zichzelf repareert?
00:31
This idea isn’t as far-fetched
12
31310
1460
Dat idee is minder vergezocht dan je zou denken.
00:32
as it may seem.
13
32770
1150
00:33
It boils down to an understanding
14
33920
1843
Het komt voort uit de kennis
00:35
of how concrete forms,
15
35763
1690
over de vorming van beton
00:37
and how to exploit that process
16
37453
1790
en hoe je dat proces kunt benutten.
00:39
to our benefit.
17
39243
1390
00:40
Concrete is a combination of coarse stone
18
40648
2150
Beton is een combinatie van ruwe steen
00:42
and sand particles, called aggregates,
19
42798
2348
en zanddeeltjes, aggregaat genoemd,
00:45
that mix with cement, a powdered blend
20
45146
2430
dat je mengt met cement,
een poedermengsel van klei en kalksteen.
00:47
of clay and limestone.
21
47576
1660
00:49
When water gets added to this mix,
22
49245
1940
Wanneer je water toevoegt,
00:51
the cement forms a paste and
23
51185
1630
vormt het cement een pasta
00:52
coats the aggregates, quickly hardening
24
52815
2230
dat het aggregaat omgeeft en snel hardt
00:55
through a chemical reaction
25
55045
1230
door een chemische reactie die hydratatie heet.
00:56
called hydration.
26
56275
1800
00:58
Eventually, the resulting material
27
58077
1860
Uiteindelijk wordt het materiaal sterk genoeg
00:59
grows strong enough to prop up buildings
28
59937
2310
om gebouwen te ondersteunen
01:02
that climb hundreds of meters
29
62247
1450
die honderden meters de lucht in gaan.
01:03
into the sky.
30
63697
1440
01:05
While people have been using
31
65137
1162
Hoewel men allerlei recepten heeft gebruikt voor cement,
01:06
a variety of recipes to produce cement
32
66299
1980
01:08
for over 4,000 years,
33
68283
2000
al meer dan 4 000 jaar,
01:10
concrete itself
34
70283
996
heeft beton zelf juist een heel korte levensverwachting.
01:11
has a surprisingly short lifespan.
35
71279
2630
01:13
After 20 to 30 years,
36
73914
1710
Na 20 tot 30 jaar
01:15
natural processes like concrete shrinkage,
37
75624
2950
kunnen natuurlijke processen als betonkrimp,
01:18
excessive freezing and thawing,
38
78574
1760
extreme koude en warmte
01:20
and heavy loads can trigger cracking.
39
80334
3180
en zware belasting scheuren veroorzaken.
01:23
And it’s not just big breaks that count:
40
83514
2480
Het gaat niet alleen om de grote scheuren:
01:25
tiny cracks can be just as dangerous.
41
85994
2400
kleine scheurtjes zijn net zo gevaarlijk.
01:28
Concrete is often used
42
88404
1640
Beton wordt vaak gebruikt
01:30
as a secondary support
43
90044
1420
als een extra ondersteuning
01:31
around steel reinforcements.
44
91464
2180
om staalversterkingen heen.
01:33
In this concrete, even small cracks
45
93644
2210
In dit beton kunnen zelfs kleine scheuren
01:35
can channel water, oxygen,
46
95854
2090
water, zuurstof en CO2 doorlaten
01:37
and carbon dioxide that corrode the steel
47
97944
2850
waardoor het staal kan gaan roesten
01:40
and lead to disastrous collapse.
48
100794
2560
en leiden tot een desastreuze aftakeling.
01:43
On structures like bridges and highways
49
103354
1910
Bij bouwwerken als bruggen en snelwegen
01:45
that are constantly in use,
50
105264
1670
die continu worden gebuikt,
01:46
detecting these problems
51
106934
1410
kan het vinden van problemen
01:48
before they lead to catastrophe
52
108344
1820
voordat het tot rampen leidt,
01:50
becomes a huge and costly challenge.
53
110164
2150
een gigantisch kostbare uitdaging worden.
01:52
But not doing so
54
112314
1480
Als je dat niet zou doen,
01:53
would also endanger thousands of lives.
55
113794
2770
zou je duizenden levens in gevaar brengen.
01:56
Fortunately, we’re already experimenting
56
116564
2470
Gelukkig wordt er al geëxperimenteerd
01:59
with ways this material
57
119034
1320
met manieren om beton zichzelf te laten repareren.
02:00
could start fixing itself.
58
120354
1770
02:02
And some of these solutions
59
122124
1250
Sommige oplossingen zijn geïnspireerd
02:03
are inspired by concrete’s
60
123374
1370
02:04
natural self-healing mechanism.
61
124744
2110
op het zelfreparerend vermogen van beton.
02:06
When water enters these tiny cracks,
62
126859
2260
Als er water in de scheurtjes komt,
02:09
it hydrates the concrete’s calcium oxide.
63
129119
2990
wordt het calcium-oxide van het beton nat.
02:12
The resulting calcium hydroxide
64
132109
1870
Het calciumhydroxide dat overblijft,
02:13
reacts with carbon dioxide in the air,
65
133979
2400
reageert met kooldioxide uit de lucht,
02:16
starting a process called
66
136379
1410
en start een proces op dat autogeen herstel heet,
02:17
autogenous healing, where
67
137789
1770
02:19
microscopic calcium carbonate crystals
68
139559
2260
waarbij microscopisch kleine calciumcarbonaatkristallen ontstaan
02:21
form and gradually fill the gap.
69
141819
2440
die geleidelijk de scheur vullen.
02:24
Unfortunately, these crystals
70
144259
1900
Helaas kunnen deze kristallen dat alleen doen
02:26
can only do so much, healing cracks
71
146159
2590
02:28
that are less than 0.3mm wide.
72
148749
2980
bij scheuren die smaller zijn dan 0,3 mm.
02:31
Material scientists have figured out how
73
151729
1860
Materiaalwetenschappers ontdekten
02:33
to heal cracks up to twice that size by
74
153589
2060
hoe dubbel zo grote scheuren kunnen worden gerepareerd
02:35
adding hidden glue into the concrete mix.
75
155649
2530
door lijm mee te mengen in het beton.
02:38
If we put adhesive-filled fibers
76
158179
1890
Als we met lijm gevulde vezels en slangetjes in de mix stoppen,
02:40
and tubes into the mixture,
77
160069
1490
02:41
they’ll snap open when a crack forms,
78
161559
2520
knappen die als er scheuren komen,
02:44
releasing their sticky contents
79
164079
1860
en stroomt de plakkerige inhoud eruit
02:45
and sealing the gap.
80
165939
1570
en die lijmt de scheur.
02:47
But adhesive chemicals often behave
81
167509
1960
Chemische lijm gedraagt zich echter vaak heel anders dan beton,
02:49
very differently from concrete,
82
169469
1500
02:50
and over time, these adhesives
83
170969
1740
en na verloop van tijd kan lijm
02:52
can lead to even worse cracks.
84
172709
2500
zelfs tot nog ergere scheuren leiden.
02:55
So perhaps the best way to heal
85
175209
1690
Dus misschien kan je grote scheuren het beste repareren
02:56
large cracks is to give concrete
86
176899
2160
door beton de nodige middelen mee te geven om zichzelf te helpen.
02:59
the tools to help itself.
87
179059
2080
03:01
Scientists have discovered that
88
181139
1150
Onderzoekers ontdekten dat sommige bacteriën en schimmels
03:02
some bacteria and fungi
89
182289
1580
03:03
can produce minerals,
90
183879
1580
mineralen kunnen aanmaken,
03:05
including the calcium carbonate
91
185459
1970
waaronder calciumcarbonaat
03:07
found in autogenous healing.
92
187429
2030
dat bij autogene reparatie wordt gevonden.
03:09
Experimental blends of concrete
93
189459
1610
Experimentele betonmengsels
03:11
include these bacterial or fungal spores
94
191069
2360
hebben deze bacteriën en schimmelsporen
03:13
alongside nutrients in their concrete mix,
95
193429
2550
samen met voeding in hun betonmengsel,
03:15
where they could lie dormant
96
195979
1270
waar ze eeuwen kunnen blijven slapen.
03:17
for hundreds of years.
97
197249
1750
03:18
When cracks finally appear
98
198999
1330
Als er dan scheuren ontstaan
03:20
and water trickles into the concrete,
99
200329
1770
en er water in het beton sijpelt,
03:22
the spores germinate, grow, and consume
100
202099
3110
zullen de sporen ontkiemen, groeien
en de voeding om hen heen opnemen,
03:25
the nutrient soup that surrounds them,
101
205209
2220
03:27
modifying their local environment
102
207429
1600
en hun omgeving zo aanpassen
03:29
to create the perfect conditions
103
209029
1780
dat het de perfecte omgeving wordt
03:30
for calcium carbonate to grow.
104
210809
2450
om calciumcarbonaat te laten groeien.
03:33
These crystals gradually fill the gaps,
105
213259
2070
Kristallen vullen geleidelijk de scheuren,
03:35
and after roughly three weeks,
106
215329
1510
en na zo'n drie weken
03:36
the hard-working microbes
107
216839
1380
kunnen de ijverige microben
03:38
can completely repair cracks
108
218219
1700
scheuren tot bijna 1 mm volledig repareren.
03:39
up to almost 1mm wide.
109
219919
2780
03:42
When the cracks seal,
110
222699
1170
Als de scheuren sluiten,
03:43
the bacteria or fungi will make spores
111
223869
2180
maken de bacteriën en schimmels sporen
03:46
and go dormant once more—
112
226049
1520
en gaan weer slapen --
03:47
ready to start a new cycle of self-healing
113
227569
2280
klaar voor een nieuwe zelfreparerende cyclus
03:49
when cracks form again.
114
229849
1430
zodra er weer scheuren zijn ontstaan.
03:51
Although this technique
115
231689
1020
Hoewel deze techniek al uitgebreid bestudeerd is,
03:52
has been studied extensively,
116
232709
1640
03:54
we still have a ways to go
117
234349
1340
is er nog veel te doen
03:55
before incorporating it
118
235689
1180
tot het kan worden toegepast bij de wereldwijde betonproductie.
03:56
in the global production of concrete.
119
236869
2040
03:58
But, these spores have huge potential
120
238963
2540
Toch hebben deze sporen grote mogelijkheden
04:01
to make concrete
121
241503
900
om beton zelfherstellend te maken
04:02
more resilient and long-lasting—
122
242403
2280
en duurzamer --
04:04
which could drastically reduce
123
244683
1480
waardoor kosten en druk op het milieu enorm kunnen dalen.
04:06
the financial and environmental cost
124
246163
2300
04:08
of concrete production.
125
248463
1320
04:10
Eventually, these microorganisms
126
250303
2470
Uiteindelijk zetten deze micro-organismen ons aan het denken
04:12
may force us to reconsider
127
252773
1410
04:14
the way we think about our cities,
128
254183
1940
over de manier waarop we onze steden met onaangename betonjungles
04:16
bringing our inanimate concrete jungles
129
256123
2010
04:18
to life.
130
258133
1110
weer tot leven brengen.
Over deze website

Deze site laat u kennismaken met YouTube-video's die nuttig zijn om Engels te leren. U ziet Engelse lessen gegeven door topdocenten uit de hele wereld. Dubbelklik op de Engelse ondertitels op elke videopagina om de video af te spelen. De ondertitels scrollen synchroon met het afspelen van de video. Heeft u opmerkingen of verzoeken, neem dan contact met ons op via dit contactformulier.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7