Development of carbon-neutral, multiphase composite coatings (MCC) and their robotic placement technologies for corrosion protection and rehabilitation of sewer systems

开发碳中性、多相复合涂层 (MCC) 及其机器人放置技术,用于下水道系统的腐蚀防护和修复

基本信息

  • 批准号:
    571076-2021
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Sewerage is the civic infrastructure that transports sewage using concrete sewer pipes. Thousands of such sewerage pipe segments are replaced prematurely because of severe bio-corrosion caused by a prolonged exposure of concrete to highly corrosive, bacteria-laden, sewer environments. Maintaining and repairing aged and deteriorated sewerage infrastructure is an ongoing challenge for many municipalities and regional utilities, including Metro Vancouver. This is further complicated by the fact that aging sewerage infrastructure is often located under crowded urban areas, necessitating careful planning for assessment, repair, and replacement. With rapidly aging civic infrastructure in Canada, this problem is expected to only get worse. The applicants have recently developed, tested and patented a low-carbon, Multiphase Composite Coating (MCC) which when applied as a coating prevents bio-corrosion in sewer pipes. MCC is based on a modified geopolymer matrix of alumina silicate and magnesium phosphate with antibacterial agents encapsulated in it. The CO2 equivalent emissions from the MCC are estimated to be 65%-85% less than that of traditional Portland cement mortars. The coating has already been hand-applied to a sewerage chamber in Vancouver. Here, it is proposed to improve the MCC by further reducing its carbon footprint by using CO2 sequestered recycled sand, employing natural biocides and reinforcing it with recycled fiber. Rheology will be studied so MCC can be spray applied using robotics based on Artificial Intelligence (AI). Modified MCC will be spray applied on Metro Vancouver's assets using sensors to monitor performance. The Multiphase Composite Coating (MCC) will not only be useful as a spray-applied liner for the rehabilitation of existing pipes, manholes and chambers, but also for new precast pipes and manholes. Full-scale trials with Metro Vancouver will help improve the MCC technology and reduce both materials and placement costs. The project will provide the two private companies a major competitive edge in the burgeoning international infrastructure rehab market.
下水道是使用混凝土下水道管道输送污水的市政基础设施。由于混凝土长时间暴露于高腐蚀性、充满细菌的下水道环境而导致严重的生物腐蚀,成千上万的这种下水道管段被过早地更换。维护和维修老化和恶化的污水处理基础设施是许多市政当局和区域公用事业(包括温哥华)面临的持续挑战。老化的污水处理基础设施往往位于拥挤的城市地区,需要仔细规划评估,维修和更换,这使得情况更加复杂。 随着加拿大市政基础设施的迅速老化,预计这一问题只会变得更糟。申请人最近开发、测试了一种低碳多相复合涂层(MCC)并获得专利,该涂层在作为涂层应用时可防止下水道管道中的生物腐蚀。MCC是基于硅酸铝和磷酸镁的改性地质聚合物基质,其中包裹有抗菌剂。MCC的二氧化碳当量排放量估计比传统波特兰水泥砂浆少65%-85%。这种涂料已经被手工应用于温哥华的一个污水处理室。 在这里,建议通过使用CO2封存的再生砂,采用天然杀生物剂和用再生纤维增强来进一步减少其碳足迹,从而改善MCC。将研究流变学,以便使用基于人工智能(AI)的机器人技术喷涂MCC。修改后的MCC将使用传感器喷洒在温哥华地铁的资产上以监控性能。多相复合涂层(MCC)不仅可用作现有管道、人孔和腔室修复的喷涂衬里,而且可用于新的预制管道和人孔。与Metro温哥华的全面试验将有助于改进MCC技术,并降低材料和安装成本。该项目将为这两家私营公司在蓬勃发展的国际基础设施康复市场上提供一个主要的竞争优势。

项目成果

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