National Transport Library Research Database

Självövervakande Murbruk för Förstärkning och Realtidsövervakning av Infrastruktur (Self-Sensing Mortars for Strengthening and Real-Time Monitoring of Infrastructure)

Sponsors, duration, budget: Formas ; 2025-07-01 -- 2029-06-30 ; 11 993 590 kronorRegistration number:
  • Formas 2025-01026
Subject(s): Summary: Infrastrukturen utgör ryggraden i det moderna samhället, men mycket av den är ålderdomlig och alltmer sårbar för nedbrytning, vilket medför betydande risker för både säkerhet och miljö. Detta projekt presenterar en banbrytande lösning för reparation och underhåll av infrastruktur genom utvecklingen av självövervakande fiberarmerade cementbaserade kompositmaterial (SS-FRCM). Dessa innovativa material inte bara stärker infrastrukturen, utan möjliggör även kontinuerlig hälsomonitorering, vilket omvandlar hur vi underhåller broar, vägar och andra kritiska infrastrukturer. Resultatet blir en förlängd livslängd och minskad miljöpåverkan. Projektet tar itu med centrala utmaningar som Europas infrastruktur står inför, särskilt behovet av kostnadseffektiva och hållbara lösningar. Dagens reparationsmetoder är beroende av periodiska inspektioner, vilka kan förbise tidiga tecken på nedbrytning och därmed leda till kostsamma och störande reparationer. Målet med projektet är att övergå från detta reaktiva arbetssätt till en proaktiv, databaserad modell där SSM upptäcker stress, belastning och skador i realtid, vilket möjliggör snabba och riktade åtgärder. Genom att integrera smarta material i fiberarmerade cementbaserade kompositmaterial erbjuder projektet en ny, kontinuerlig övervakningslösning som stärker infrastrukturen och säkerställer dess långsiktiga hälsa. För att uppnå detta kommer självövervakande murbruk (SSM) att utvecklas genom att man inkorporerar ledande tillsatser såsom kolnanorör, kolfiber och grafennanoplattor i kompletterande cementbaserade material (SCM) som flygaska, slagg och biochar. Projektet kommer att fokusera på att finslipa materialens egenskaper för att säkerställa att murbruken både är effektiva vid övervakning av infrastrukturens hälsa och har tillräcklig hållbarhet för att klara extrema miljöförhållanden. När optimeringen är klar kommer dessa självövervakande murbruk att integreras i fiberarmerade cementbaserade system (FRCM), utformade för att förstärka nedgången infrastruktur, med särskilt fokus på broar. Dessa system kommer att genomgå omfattande tester för att utvärdera deras prestanda under både mekaniska och miljömässiga påfrestningar, vilket säkerställer deras långsiktiga tillförlitlighet. Den påverkan av detta projekt inkluderar att främja hållbarheten inom infrastrukturellt underhåll genom att minska koldioxidavtrycket i samband med reparationer. Genom att använda självövervakande murbruk kan infrastrukturen övervaka sin egen hälsa kontinuerligt, vilket möjliggör tidig upptäckt av strukturella problem och minskar risken för katastrofala haverier. Denna proaktiva övervakning kommer att reducera behovet av kostsamma och störande inspektioner samt reparationer. Dessutom kommer de SSM att förbättra infrastrukturen hållbarhet och motståndskraft mot miljömässiga påfrestningar såsom extrema väderförhållanden och klimatförändringarnas effekter. Användningen av kompletterande cementbaserade material och återvunna koldioxidkällor kommer ytterligare att minska den miljömässiga påverkan vid infrastrukturella reparationer, vilket bidrar till en cirkulär ekonomi. Viktiga delar av projektet kommer att omfatta utveckling och optimering av självövervakande murbruk för att nå en balans mellan övervakningsprestanda och mekanisk hållfasthet. Kommersiellt tillgängliga FRCM-system kommer att utvärderas som referens, där deras egenskaper bedöms och integreringen av övervakningsteknologier granskas. Hållbarheten hos de självövervakande FRCM-kompositerna kommer att testas under krävande miljöförhållanden, såsom fryssmältningscykler och kloridexponering, för att säkerställa att de kan motstå påfrestningarna i verkliga miljöer. Dessa kompositer kommer att appliceras på en fullskalig bromodell i en kontrollerad laboratoriemiljö, där både faktiska belastningar och miljöeffekter simuleras för att bedöma deras effektivitet vid både förstärkning och övervakning av infrastrukturen.Summary: This project aims to develop self-sensing fiber-reinforced cementitious matrix composites (SS-FRCMs) for infrastructure strengthening and real-time monitoring. It addresses the challenges of aging infrastructure by creating materials that not only enhance structural performance but also provide continuous health monitoring. The project will integrate conductive fillers, such as carbon nanotubes and graphene nanoplatelets, with sustainable supplementary cementitious materials like fly ash, slag, and biochar to create self-sensing mortars. The research will be conducted in two integrated areas. The first focuses on developing and characterizing SSMs, ensuring they balance performance and durability. The second evaluates these mortars within FRCMs, assessing their effectiveness for both strengthening and monitoring. The systems will undergo testing under environmental stressors like freeze-thaw cycles and chloride exposure, simulating real-world conditions. Full-scale testing on a bridge model will validate their performance. This research offers a transformative approach to infrastructure maintenance. By integrating self-sensing materials, infrastructure can monitor its own health continuously, enabling timely repairs and reducing the risk of catastrophic failures. This approach will also lower the environmental impact of maintenance by extending the lifespan of infrastructure and reducing the need for disruptive repairs.
Item type: