Development of a fully circular pontoon design by substituting EPS with a foamed carbon sequestrated geopolymer-concrete

GeoPON-prosjektet tar sikte på å utvikle en 100 % sirkulær pongtong, fri for EPS, ved bruk av en skreddersydd geopolymer betong, og å dokumentere virkningene på ytelse og bærekraft. I tillegg, og for å redusere den totale tettheten til pongtongen, vil prosjektet også se på å erstatte de naturlige tilslagene i betongskallet med et sirkulært lett tilslag med lavt eller nøytralt karbonavtrykk, laget av avgang fra gruveindustrien og resirkulerte materialer fra industrien, . Som sådan vil innovasjonen føre til design av et nytt produkt, 100 % sirkulært og med lavere karbonavtrykk enn tradisjonell betong. For å passe til pongtong-spesifikasjonene, må produksjonsprosessen av det geopolymer baserte bindemiddelet og tilslagene optimaliseres og tilpasses.: Det geopolymer baserte bindemiddelet er et semikrystallinsk amorft materiale, som dannes gjennom polymerisasjonsreaksjonen mellom en aluminosilikat kilde og en alkalisk reagens. Det er et sementfritt bindemiddel, med ultralavt karbonavtrykk, som også tillater CO2-binding. Tilslagene som produseres i prosjektet er satt sammen av et bindemiddel, et tilslagsmateriale samt ulike ytelsesbaserte tilsetningsstoffer, granulert og sintret ved høy temperatur, en prosess som gjør det mulig å skreddersy tilslagsegenskapene til brukerens behov, og for å kunne utnytte den produserte geopolymer baserte betongen som råmateriale ved produksjon av tilsvarende tilslag på slutten av levetiden. For å muliggjøre integrering av den sirkulære geopolymerbetongen som er utviklet i prosjektet til pongtongen, vil det etableres en helhetlig optimaliseringstilnærming i prosjektet, for å definere den beste utformingen av flytende strukturer basert på vurderingene av sirkulære betonger og kravet til de strukturelle ytelsene. Tilnærmingen vil inkludere design, bruk av fluidstrukturinteraksjonsmodellering, produksjon av pongtongen, produksjon av geopolymer og aggregater, og vurdering av miljømessige/økonomiske hensyn.

The main objective of the project is the development of 100% circular pontoon free of EPS using tailored geopolymer concretes and demonstrate the impacts on performance and sustainability. In addition, and for decreasing the overall density of the pontoon, the project will also look at substituting the natural aggregates in concrete shell by high performance recycled particles obtained from industrial wastes. As such, the innovation will lead to the design of a new product, 100% circular, manufactured and commercialised by Helmar. The production process of the foamed geopolymer concrete and the aggregates must also be optimised and tailored to fit for the pontoon specifications, leading to a new production process for Rockpore, and new waste recycle chain for Rana Gruber. Helmar anticipates that the use of EPS might be prohibited in the future due to new regulations and is looking for alternatives. The Rockpore solution appears very appealing as a substitute for EPS: The Rockpore concept is a type of low-density geopolymer-concrete, 100% circular, using recycled Light Weight Aggregates and cement free binders. The properties of the TBG can be modified to fit end user needs, which enables market penetration in markets outside the construction sector. The present project aims at utilising and adapting the Rockpore TBG together with a unique cement free, ultra-low carbon footprint binder as a substitute to traditional EPS block in the pontoons. In addition, a new aggregate type will be developed, as a substitute to the natural aggregates used in the shell concrete. To enable the integration of the circular geopolymer concrete developed in the project to the pontoon, a holistic optimization method will be established to define the best design of floating structure based on the assessments of circular concretes and the requirement on the structural performances, and will include design, manufacturing and assessment of environmental/economic considerations.