Abstract
Recently, experimental studies to prevent explosive spalling based on spalling mechanism and addition of Polypropylene fiber in high strength concrete (HSC) are performed actively. However, with respect to ultra high strength concrete (UHSC), its compact internal structure is more difficult release vapor pressure at rapid rising temperature compared to HSC. Therefore, in this study, an experiment was conducted to evaluate spalling properties of UHSC using ${\Box}$ $100mm{\times}100{\times}H200mm$ rectangular specimen according to ISO-834 standard fire curve. With respect melting point of fiber, three fiber types of Polyethylene, Polypropylene, and Nylon fibers with melting temperature of $110^{\circ}C$, $165^{\circ}C$, and $225^{\circ}C$, respectively, were considered. Mixed fiber of 0.15% and 0.25% of concrete volume was used to consider spalling properties based on water vapor pressure release. Then, TGDTA test on fiber and FEM analysis were performed. The results showed that it is difficult to prevent initial spalling without loss of fiber mass even if fiber melting temperature is low. Also, in preventing thermal spalling, fiber that melts to rapidly create porosity within 10 minutes of fire is more effective than that of low melting temperature property of fiber.
최근 고강도 콘크리트의 폭렬현상에 관한 메커니즘의 연구와 더불어 폭렬을 방지하는 방법으로써 섬유혼입에 의한 콘크리트의 수증기압을 낮추는 방법이 선호되고 있는 실정이다. 주로 단일 형태의 폴리프로필렌 섬유를 혼입하여 폭렬을 저감하는 방법들이 사용하고 있으나 초고강도 콘크리트 영역에서는 실제로 급격하게 온도가 상승하는 경우에 있어서 폭렬 및 급격한 수증기 팽창압을 고려할 수 없다는 점을 들 수 있다. 따라서 이 연구에서는 콘크리트 내부온도상승조건에 따라 섬유의 용융점에 따른 공극의 형성 및 폭렬의 상관성을 분석하고자 하였으며, W/B 12.5%의 초고강도 콘크리트를 대상으로 용융점이 다른 PE섬유, PP섬유, 나일론섬유를 각각 0.15vol%, 0.25vol% 혼입하여 폭렬 성상, 수증기압, 시차열 중량 분석, 해석적 검토를 행하였다. 실험 결과, 동일 섬유 혼입률 조건에서 섬유의 용융점이 낮더라도 초고강도 콘크리트에서는 섬유의 기화에 의한 섬유의 중량손실이 발생하지 않으면 초기 폭렬의 방지가 어렵고, 가열시간 10분 전후의 빠른 공극을 형성하는 섬유가 폭렬의 방지에 효과적인 것으로 나타났다.
