Grafenförstärkt betong för lättviktsstängsel (avslutat)

Syfte och mål
Ett stängsel är vanligtvis konstruerat av stål, trä, cement eller tråd. Viktiga faktorer vid val av staket och material är säkerhetsplatsen, mått, lokalt klimat, tid och pengar.

Kravet på prisvärda och mer effektiva stängsel ökar i Sverige på grund av kundernas intresse att sänka kostnaderna och ett ökat intresse av stängsel. På grund av den ständiga prissänkningen på stängselmarknaden, där kvalitet ställs mot priset, finns det ett behov av ständiga innovationer för att kunna förbli konkurrenskraftiga. Bristen på produktutveckling belastar arbetskraften och ger i slutändan sämre totalkvalitet. Målet för förstudien var att undersöka möjligheten att använda funktionaliserad grafen för lättviktsstängseltillämpningar för att uppnå mindre materialåtgång, snabbare härdningstid och lättare konstruktioner, med samma eller förbättrad hållfasthet.

Förväntade effekter och resultat
Konceptet att använda funktionaliserad grafen i cement förväntas bibehålla prestandan och samtidigt minska vikten och därmed bidra till en ny generation av bättre stängselmaterial. Den svenska byggsektorn kommer att ha nytta av förbättrade grafenbaserade lättviktsstrukturer för ett framtida hållbart byggande.

Effekter och resultat

Syftet med förstudieprojektet var att göra en konceptvalidering av att använda och tillsätta funktionaliserat grafen i cement för att minska vikten och samtidigt bibehålla de mekaniska egenskaperna. Både labb- och fältförsök har utförts. Resultaten pekar preliminärt på positiva förbättringar. Samtidigt är vår bedömning att ytterligare studier är nödvändiga för att optimera processparametrar i ett mer kontrollerat förhållande.

Genom att tillsätta grafen uppnåddes en förbättring av kompressionsstyrkan, men den funktionaliserade gruppen behöver fortfarande optimeras för att få en mer verkningsfull inverkan från grafenbaserade material.

Ett av målen var att utvärdera om det är praktiskt möjligt att hantera funktionaliserat grafenmaterial i fältapplikationer, där blandningen görs på plats eller i närheten. Under fältförsöken såg vi och upplevde flera saker som måste övervägas noga innan vi försöker att göra blandningen direkt på plats. Till exempel måste väderförhållanden och andra blandningsparametrar noggrant räknas med i ekvationen. Standardrecept och instruktioner för betonghantering är inte tillräckligt. Vi antar att denna förbättrade information kan presenteras som en instruktiv tabell till exempel, så att parametrar för blandning på plats kan justeras och vara praktiskt genomförbara av de personer som är involverade i att blanda betong.

Abstract in english

Graphene enhanced cement for light weight fencing applications
A fence is an assembly that encloses or divides an area to prevent or control access or escape, typically outdoors, and is normally constructed by steel, wood, cement or wire. The security location, dimensions, local climate and the time and money are important factors to when choosing fencing type and materials. There is an increasing demand for efficient fences at a ower cost. The constant price reduction in the fencing market where quality against price always is an issue, there is a need for constant innovations to be able to remain competitive. Lack of development will burden the workforce and in the end give less quality in total. The objective of this pre-study is to examine the feasibility of using functionalized graphene for lightweight fencing applications to achieve less material consumption, quicker curing time, and lighter constructions, still with equal or improved strength.

Effects and results
This aim of the pre-study project was to make a proof of concept of using and adding functionalized graphene into cement in order to reduce the weight while maintaining the mechanical performance. Both laboratory and field tests have been carried out. The results indicate preliminary positive improvements and yet it is our judgement that further studies are necessary to optimize the processing conditions in a more scale and controlled way. With the introduction of graphene, an improvement of the compressive strength is obtained, but the functionalized-group still needs to be optimized in order to get a more effective impact from the graphene-based material. One of the goals were to evaluate whether it is practically possible to handle the functionalized graphene material in field applications, where mixing is done on site or nearby. During the field tests we saw and experienced several things that must be carefully considered before attempting to make the mixture directly on site. For instance, the weather conditions and other mixing parameters must be carefully calculated into the equation. Standard recipes and concrete handling instructions is not enough. We suppose that this enhanced information can be presented as an instructive table for example, so that the field mixing parameters can be adjusted and be practically feasible by the persons involved in mixing concrete.

Utlysning:
FoI-projekt och Genomförbarhetstudier (1) 2017

Projektpartners: Heda Skandinavien, SHT Smart High Tech, Chalmers tekniska högskola

Projektledare: Simo Järvelöv

Bidrag: 269 500 kr

Projektets löptid: 1 maj - 31 oktober 2017

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: