[논문]폐CNT와 전도촉진재를 혼입한 시멘트 모르타르 블록의 발열 전도 특성

구현철; 김운학; 오홍섭

doi:10.14190/jrcr.2022.10.2.176

폐CNT와 전도촉진재를 혼입한 시멘트 모르타르 블록의 발열 전도 특성
Heating Transferring Charcteristics of Cement Mortar Block with Waste CNT and Conduction Activator 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.10 no.2, 2022년, pp.176 - 183

구현철 ((주)하이퍼콘) , 김운학 (한경대학교 건설환경공학과) , 오홍섭 (경상국립대학교 건설시스템공학과)

초록
AI-Helper

저전력 사용이 가능한 발열콘크리트를 제작하기 위하여 시멘트 모르타르에 고순도 폐CNT를 혼입하였으며, 모르타르의 전도율을 향상시키기 위하여 압축강도를 제어하는 수준에서 탄소섬유와 폐음극재를 활용하고자 하였다. 사용된 폐CNT는 다중벽 CNT의 함유량이 많은 것으로 분석되었고, 모르타르 배합시 분산성을 높이기 위하여 액상형으로 치환하여 사용하였다. 모르타르 발열시 태양광 등에 의한 소형 자가발전 설비를 활용하고 전자파를 최소화하기 위하여 DC 24 V이하의 전력 사용시의 모르타르의 온도 변화를 평가하였다. 액상형 폐CNT를 적용하고, DC 24 V의 전압을 도입한 경우 200 × 100 × 50 mm 블럭 시험편에서 60 ℃까지 상승하였으며, 액상형 폐CNT와 탄소섬유, 폐음극재를 모두 사용한 경우에는 DC 12 V에서도 55 ℃이상까지 온도가 상승하여 현장 적용성이 충분한 것으로 판단되었다. 특히 발열에너지 변화량에 있어서도 다른 변수들과 비교하여 효과적인 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

High-purity waste CNTs were mixed into cement mortar to manufacture heat-generating concrete that can use low voltage power, and carbon fiber and waste cathode materials were also used improve the conductivity of the mortar. The waste CNTs were analyzed to have a high concentration of multi-walled CNTs, and substituted liquid type waste CNTs were used during mortar mixing in order to increase dispersibility. The temperature change of the mortar with CNT was evaluated when using electric power below DC 24 V in order to utilize a small self-generation facility such as small solar power module when the mortar heats up and to minimize electromagnetic waves. When liquid-type waste CNTs were applied and a voltage of DC 24 V was introduced, it rose to 60 ℃ in a 200 × 100 × 50 mm mortar block specimen. The field applicability of self heating mortar with waste CNT was sufficient and also the amount of change in heat energy in mortar with liquid type waste CNT, carbon fiber and waste cathode materials is more effective compared to it of other variables.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of indirect resistance heating on concrete
그림 Fig. 2. SEM images of waste CNT powder
그림 Fig. 4. Waste CNT powder in cement mortar
그림 Fig. 5. Waste liquid CNT(0.5 %) in cement mortar
그림 Fig. 3. Waste carbon fiber
표 Table 1. Types and characteristics of anode active materials
그림 Fig. 6. Compressive strength of cement mortar with waste CNT, waste cathode material and carbon fiber
그림 Fig. 7. Temperature measurement schematic diagram of mortar with waste CNT
표 Table 2. Mix proportion of cement mortar for deicing concrete
그림 Fig. 8. Temperature change of cement mortar with waste CNT powder due to electrical supply(150 × 100 × 50 mm)
그림 Fig. 9. Thermal images of cement mortar with waste CNT
그림 Fig. 10. Temperature change of waste CNT specimens(150 × 100 × 50 mm and 300 × 300 × 70 mm) with carbon fiber and waste anode material, respectively
그림 Fig. 11. Temperature change of power and liquid type waste CNT specimens(300 × 300 × 70 mm) with carbon fiber and waste anode material
그림 Fig. 12. Thermal images of cement mortar with waste CNT
그림 Fig. 13. Thermal energy change rate of mortar

참고문헌 (13)

Chang, C., Ho, M., Song, G., Mo, Y.L., Li, H. (2009). A feasibility study of self-heating concrete utilizing carbon nanofiber heating elements, Smart Materials and Structures, 18(12), 127001.

상세보기
Chu, H., Zhang, Z., Liu, Y., Leng, J. (2014). Self-heating fiber reinforced polymer composite using meso/macropore carbon nanotube paper and its application in deicing, Carbon, 66, 154-163.

상세보기
Gomis, J., Galao, O., Gomis, V., Zornoza, E., Garces, P. (2015). Self-heating and deicing conductive cement. Experimental study and modeling, Construction and Building Materials, 75, 442-449.

상세보기
Karademir, C. (2019). The electrical heating performance of multi-walled carbon nanotubes(MWCNT) reinforced mortar, Journal of Material Sciences & Engineering, 8(2), 1000519.
Kim, S.K. (2014). An Experiment Study on The Characteristics of X-Ray Shielding In Carbon Nano Tube Mixed Concrete, Master's Thesis, Hanyang University [in Korean].
Koo, H., Kim, W.H., Oh, H. (2022). Fundamental study on the strength and heat transferring charcteristic of cement composite with waste CNT, Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute, 10(1), 66-73 [in Korean].
Labulo, A.H., Martincigh, B.S., Omondi, B., Nyamori, V.O. (2017). Advances in carbon nanotubes as efficacious supports for palladium-catalysed carbon-carbon cross-coupling reactions, Journal of Materials Science, 52(16), 9225-9248.

상세보기
Lee, H.Y., Kang, D.H., Song, Y.M., Chung, W.S. (2017). Heating experiment of CNT cementitious composites with single-walled and multiwalled carbon nanotubes, Journal of Nanomaterials, 2017, Article ID 3691509.
Lee, H.Y., Song, Y.M., Loh, K.J., Chung, W.S. (2018). Thermal response characterization and comparison of carbon nanotube-enhanced cementitious composites, Composite Structures, 202, 1042-1050.

상세보기
Liu, Y., Lai, Y., Ma, D.X. (2015). Research of carbon fibre grille reinforced composites in airport pavement snowmelt, Materials Research Innovations, 19(sup10), 49-54.
Oh, S., Oh, K.S., Jung, S.H., Chung, W., Yoo, S.W. (2017). Effects of CNT additions on mechanical properties and microstructures of cement, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, 21(6), 162-168 [in Korean].
Park, S., Lee, H., Chung, W. (2018). Experimental study on voltage supply efficiency of nano cement composite for prevention of road icing, Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, 18(6), 221-228 [in Korean].
Zhao, H., Wu, Z., Wang, S., Zheng, J., Che, G. (2011). Concrete pavement deicing with carbon fiber heating wires, Cold Regions Science and Technology, 65(3), 413-420.

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증