Graphene Enhanced Cement Based Coating

Syfte och mål

Betong är dominerande material för byggnads- och anläggningskonstruktioner över hela världen; hållbart men poröst för nedbrytande klorider, koldioxid och andra aggressiva ämnen.

För att förbättra hållbarhet används ytbeläggningar. Cementbaserade beläggningar, som bevarar och samverkar med betongens alkaliska miljö, utreds och nyttjas allt mer.

Målet med projektet är att utveckla ett cement/stenmjölsbaserat skyddande ytskikt för betonginfrastrukturer; vägsidor, tunnlar, broar, silos, industribyggnader och bostäder. Projektet ska dessutom analysera om tekniken generellt kan användas för tunna skikt; kraftputs, golvspackel och reparationsbruk.

Funktionaliserat grafen möjliggör en förstärkt bindning till cement och etablerar en mikroförstärkning av molekylstrukturen. Denna egenskap skulle vara särskilt fördelaktig i tunna beläggningslager; vidhäftning, skydd mot karbonatisering och med valfria estetiska egenskaper. Projektet är en uppskalning och utveckling av Vinnova-projektet 2015-05534.

Projektet sammanfogar fyra partner med kompletterande kompetenser. Lanark utgör koordinator med syfte att utveckla och kommersialisera slutprodukten.

Lanark samarbetar idag med Cementa och Sika och är producent av den befintliga cementbaserade beläggning som används i projektet som referensmaterial. SHT Smart High Tech och Chalmers och tillhandahåller kompetens och tillverkning av funktionaliserat grafen och 2D-material. RISE CBI tillhandahåller kompetens för forskning och utveckling samt testning/screening i produktutvecklingsprocessen. Chalmersfastigheter/Akademiska Hus etablerar/utvärderar en demonstrationsanläggning på Chalmersområdet.

Resultat

Syftet med projektet var att införa funktionaliserat grafen i cementbaserat beläggningsmaterial för att förbättra dess mekaniska egenskaper. Förbättringsnivån ligger mellan 20-40%. Volymprodukten av funktionaliserat grafen kan erhållas för målning av upp till 100 m2 väggar. Jämfört med själva cementfärgen förbättrar tillägget av grafen böjegenskaper, ger bättre vidhäftning med cementbaserade underlag och är mer motståndskraft mot kloridgenomträngning.

För nästa steg behöver vi mer förståelse för hydratationsprocessen och grafenets bindningsmekanism på cementkornen. Ett fortsatt projekt planeras fokuserande på utveckling av hur man kan utnyttja grafenflakets mekaniska egenskaper, uppskalning av tillverkningsmetoder av funktionaliserat grafen samt fullskaliga demonstratorer i utsatta miljöer med långtidsutvärdering. SHT kommer i detta också att förbättra repeterbarheten för uppskalningsprocessen för funktionaliserat grafen och Lanark kommer att förbättra basmaterialet i cementpulver.

Vi förväntar oss att den första kommersiella produkten av grafenförstärkt cementfärg mognar fram inom 2-3 år. För närvarande har vi ett väl fungerande arbetsteam inför kommande utvecklingsprojekt.

Utlysning:
FoI-projekt och Genomförbarhetstudier (2) 2017

Projektpartners: Lanark, SHT Smart High Tech, RISE CBI, Chalmers, Chalmersfastigheter/Akademiska Hus

Projektledare: Lars Nilsson, Lanark

Bidrag: 1 500 000 kr

Projektets löptid: nov 2017 - april 2019

Relaterade styrkeområden: