Le béton et l'asphalte autorégénérants: Erik Schlangen at TEDxDelft

Erik Schlangen est professeur de « micromécanique expérimentale » et directeur du « Microlab » de la faculté de génie civil et de géosciences à l'Université Technologique de Delft.

Les principaux sujets de recherche de sa chaire sont liés à l'étude des propriétés mécaniques des matériaux. Elles tendent à en expliquer les mécanismes de rupture et à en améliorer les propriétés. Le domaine de la chimio-mécanique est un des axes centraux de sa recherche. Il étudie la dégradation des matériaux due à des actions chimiques et mécaniques conjointes. En 2005, il fut l'un des premiers à concevoir de nouveaux types de matériaux autorégénérants. Il a pris l'initiative de créer du béton se reconstituant spontanément grâce à une bactérie et il fut également l'inventeur de l'asphalte qui s'autorégénère sous l'action de l'induction grâce à des fibres de laine d'acier.

M. Schlangen a obtenu une maîtrise en génie des structures à l'Université Technologique d'Eindhoven en 1989 et a terminé son doctorat au département de génie civil de l'Université de Delft en 1993. Au cours de son doctorat, il a conçu le modèle de rupture réticulaire de Delft. Après deux ans de post-doctorat aux États-Unis, il a rejoint l'Institut de recherche sur les matériaux d'Intron aux Pays-Bas. En 2003, il est retourné à Delft afin de s'adjoindre au Microlab où il a été promu professeur en 2012.

Il est l'auteur de plus de 250 publications parues dans des publications scientifiques ou à l'occasion de conférences et il est également très impliqué dans les comités de recherche internationaux. Il préside le Comité technique Rilem sur les matériaux à base de ciment autorégénérants.

(Crépitements)

(Coup de marteau)

(Rires)

(Sons de programmation du micro-ondes)

On est sûrement tous d'accord :
cette route est vraiment belle.

Elle est faite d'asphalte.

C'est un matériau sur lequel
il est très agréable de rouler.

Mais pas tous les jours et
certainement pas de ces jours-ci,

lorsqu'il pleut beaucoup.

Dans ces cas-là, c'est parti pour
les éclaboussures !

Surtout à vélo, lorsqu'on se fait
dépasser par les voitures.

Et ça, c'est loin d'être agréable.

Et puis l'asphalte,
ça peut faire beaucoup de bruit.

C'est un matériau très bruyant.

Donc si, comme aux Pays-Bas,
on construit beaucoup de routes

tout près des villes,
on les aimerait silencieuses.

Et on peut le faire !

La solution, c'est de faire des routes
à base d'asphalte poreux.

Ces revêtements
que nous utilisons aujourd'hui

sur la plupart
des autoroutes néerlandaises

sont poreux.
La pluie peut donc s'y infiltrer,

comme vous le voyez
sur cette image.

La pluie va ainsi ruisseler sur les côtés

pour laisser une route
agréable à la conduite.

Finies les éclaboussures !

Et puis les bruits vont
se dissiper dans les pores:

grâce à sa perméabilité,
tous les bruits vont disparaître.

Donc c'est une route très silencieuse.

Mais évidemment,
elle a aussi des inconvénients.

L'un de ses points faibles,
c'est le déchaussement.

Qu'est-ce que le déchaussement?

Vous voyez que sur cette route,
les gravillons de surface s'effritent.

En fait, ça commence par
une petite pierre,

puis d'autres se détachent,

et puis d'autres s'y ajoutent,
encore et encore,

et elles finissent par...

non, je ne vais pas le faire.

(Rires)

Mais elles peuvent
endommager votre pare-brise.

Et ça, ça ne vous plaît pas.

Pour finir, un déchaussement peut
provoquer des dégâts plus importants

tels que ceux que vous voyez ici :

parfois ça peut occasionner
des nids de poule.

(Sonnerie du micro-ondes)

Ah, c'est prêt !

Les nids de poule,
ça peut devenir un vrai problème.

Mais nous avons une solution.

Sur cette image, on voit la façon
dont ce matériau se déteriore.

Comme je l'ai dit,
il s'agit d'asphalte poreux.

Il n'y a qu'une petite quantité de liant
entre les gravillons.

Et à cause du temps, des rayons UV,

de l'oxydation,
ce liant, cet agent bitumineux,

cette colle entre les agrégats
va se contracter.

Et si elle se contracte,
elle se micro-fissure

et se détache des agrégats.

Et si jamais vous roulez sur cette route,

vous éjectez les agrégats
que vous venez juste de voir.

On s'est dit que des matériaux qui s'auto-
régénèrent pourraient aider.

En créant des matériaux capables
de se réparer spontanément,

on tiendrait peut-être une solution.

Donc en pratique, on utilise
de la laine d'acier,

celle qui sert à récurer les casseroles,
comme sur cette photo.

On peut couper cette laine d'acier
en tout petits morceaux

et mélanger ces morceaux au bitume.

On obtient alors de l'asphalte truffé de
petits morceaux de laine d'acier.

A ce stade, on a besoin d'une machine,
telle que celle-ci,

qui va servir à cuire :
une machine à induction.

L'induction, ça chauffe bien l'acier.
Vraiment très bien.

Donc arrivés là, on laisse fondre...

On chauffe l'acier
on fait fondre le bitume,

et le bitume s'écoule
dans les micro-fissures

ce qui recolle les gravillons en surface.

Aujourd'hui, j'ai utilisé un micro-ondes.

Vu que je ne peux pas amener
ma machine à induction sur la scène,

j'ai utilisé un micro-ondes.
C'est une technique similaire.

J'y ai mis un échantillon,
que je vais maintenant sortir

pour observer ce qu'il s'est passé.

J'ai de nouveau besoin des mes gants.

Voici donc l'échantillon.

Au laboratoire,
on a une machine industrielle

pour chauffer les échantillons.

Nous y avons testé
beaucoup d'échantillons

et quand le gouvernement
a vu nos résultats,

il s'est dit :

c'est bien intéressant tout ça !
Il faut qu'on essaie !

Et ils nous ont donné
une portion d'autoroute.

400m de l'A58,
près de Vlissingen.

Nous avons dû y faire une piste d'essai
pour tester ce matériau.

Voilà ce qu'on a fait en images.
Ici, on construit la piste d'essai.

Cette route perdurera assurément
plusieurs années,

sans aucun dégât,
on le sait d'expérience.

On a pris beaucoup d'échantillons
de cette route

pour les tester en laboratoire.

On a accéléré
le vieillissement des échantillons,

on a exercé de fortes pressions dessus,

on les a régénérés
avec notre machine à induction,

on les a reconstitués plusieurs fois
et puis testés à nouveau.

Ensuite, on les a recassés
et reconstitués à plusieurs reprises.

En fin de compte,
la conclusion de cette recherche est que

si on passe tous les 4 ans sur la route
avec notre machine à induction,

- voici la version « large »
destinée à la vraie route -

donc, si on passe sur la route
tous les 4 ans

on peut doubler
la durée de vie de la route,

ce qui, bien sûr,
permet d'épargner énormément.

Pour conclure, je dirais
que nous avons conçu un matériau

qui, grâce à des fibres d'acier
supplémentaires

et au procédé de chauffage par induction,

a permis d'augmenter considérablement
la durée de vie de la route.

On a réussi à doubler sa durée de vie,

ce qui a permis d'épargner beaucoup
avec des astuces très simples.

Et maintenant, voyons si ça a marché...

J'ai toujours l'échantillon en mains,
il est assez chaud.

Normalement, il doit d'abord refroidir

avant que je ne puisse vous montrer
que ça a fonctionné

mais je vais faire le test.

On va voir...

Oui! Ca a fonctionné!

Merci.

(Applaudissements)