CNT- and CF-incorporated cementitious composites have received significant attention, owing to their potentials for utilizing as heating material. The electrical and heat generation characteristics of this composite have been continuously investigated through numerous studies. However, some issues still remain before this composite can be utilized on practical sites. In this regard, this dissertation explores the heating and electrical characteristics of CNT- and CF-incorporated cementitious composites exposed to various temperature and deterioration conditions. The heating test of CNT- and CF-incorporated cementitious composites was performed to understand the NTC and PTC effects of the composites, and monotonic and cyclic heating tests were conducted under various temperature conditions involving 25, 0, and -20℃. In addition, the composites were exposed to various deterioration conditions including carbonation, chloride penetration, sulfate attack, and freeze-thaw action to investigate the change in electrical resistivity of CNT- and CF- incorporated cementitious composite. The influence of freeze-thaw deterioration on the electrical properties and heating performance of cementitious composite incorporating CNT and CF was examined for long-term use in winter environments. Finally, the electrical and heating performance of the CNT- and CF-incorporated cementitious composite with various sizes and electrode spacing was studied to determine the efficient electrode design and relationship between energy consumption and temperature increase. The obtained results provide new insight into the electrical and heating performance of the composites, which establishes fundamental knowledge of heating mechanisms in CNT- and CF-incorporated cementitious composite. The thesis is concluded by summarizing the implication of the results and potential topics of future studies.
CNT 및 CF가 혼입된 시멘트계 복합체는 발열체로의 활용 가능성으로 인해 많은 관심을 받고 있으며, 복합체의 전기적 및 발열 특성은 많은 연구들을 통해 조사되었다. 하지만 이 복합체가 실제 현장에서 활용되기까지는 여전히 몇 가지 문제들이 남아있다. 이와 관련하여, 본 논문은 다양한 온도 및 열화조건에 노출된 CNT 및 CF 혼입 복합체의 발열 및 전기적 특성을 연구하였다. 복합체의 NTC 및 PTC 현상을 이해하기 위해 복합체의 발열시험이 수행되었으며, 다양한 온도조건에 복합체를 노출시키고 단조, 반복 및 장기 발열시험을 수행하였다. 또한, 다양한 열화조건에서의 복합체의 전기적 특성 변화를 관찰하기 위해 복합체를 탄산화, 염화물 침투, 황산염 공격, 동결-융해 조건에 노출시켰다. 복합체의 동절기 환경에서의 장기 사용 가능성을 확인하기 위해 반복적인 동결-융해 작용이 복합체의 전기적 및 발열특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마지막으로, 효율적인 전극 설계 및 에너지 소비와 온도 상승 간의 관계를 확인하기 위해 다양한 크기와 전극 간격을 갖는 복합체에 대한 발열시험을 수행하였다. 본 연구에서 도출한 결과는 CNT와 CF가 혼입된 복합체의 전기적 및 발열 성능에 대한 새로운 통찰력을 제공하며, 동 복합체의 발열 메커니즘에 대한 기본지식을 확립하였다.
