Development of Light-weight Fire Protection Materials Using Fly Ash and Light-weight Aggregate

플라이애시 및 경량골재를 활용한 경량 내화성 마감재료 개발

The serious issue of tall building is to ensure the fire resistance of high strength concrete. Therefore, Solving methods are required to control the explosive spalling. The fire resistant finishing method is installed by applying a fire resistant material as a light-weight material to structural steel and concrete surface. This method can reduce the temperature increase of the reinforcement embedded in structural steel and concrete at high temperature due to the installation thickness control. This study is interested in identifying the effectiveness of light-weight fire protection material compounds including the inorganic admixture such as fly ash, meta-kaolin and light-weight aggregate as the fire resistant finishing materials through the analysis of fire resistance and components properties at high temperature. Also, this paper is concerned with change in microstructure and dehydration of the light-weight fire protection materials at high temperatures. The testing methods of fire protection materials in high temperature properties are make use of SEM and XRD. The study results show that the light-weight fire resistant finishing material composed of fly ash, meta-kaolin and light-weight aggregate has the thermal stability of the slight decrease of compressive strength at high temperature. These thermal stability is caused by the ceramic binding capacity induced by alkali activation reaction by the reason of the thermal analysis result not showing the decomposition of calcium hydrate. Developed light-weight fire protection materials showed good stability in high Temperatures. Thus, the results indicate that it is possible to fireproof panels, fire protection of materials.

고층건축물의 구조부재로 적용되는 철골이나 고강도콘크리트로 시공된 경우 내화대책은 필수 불가결한 요소이며 특히, 고강도콘크리트로 적용된 경우 폭렬 등에 의한 단면결손이 발생하기 쉽기 때문에 이에 대한 대책이 필요하다. 즉, 내화성능 확보를 위해 온도상승을 허용범위 이내로 억제하는 대책이 필요하며 이 중 가장 효율적인 방법이 내화성 마감을 실시하는 것이다. 일반적으로 내화성 마감재에 사용되는 시멘트계 재료는 C-S-H, 및 CH가 단계적으로 열 분해되어 압축강도는 저하하게 된다. 내화성능을 발휘하기 위해 고온에서 강도감소가 작고 안정적인 고온특성을 보인다면 보다 효과적으로 성능 발현이 가능할 것이다. 본 연구는 고층건축물의 철골 및 콘크리트 부재의 효과적인 내화성능 발현을 위한 경량 내화성 마감재 개발을 위한 연구로 내화성능이 우수하다고 알려진 Alumino-silicate계 재료를 내화성 마감에 적용하기 위해 고온특성에 대해 검토하였다. 검토 결과, 플라이애시, 메타카올린 및 경량골재를 활용한 경량 내화성 마감재는 고온에서 비교적 안정적인 특성을 발현하여 내화성 마감재로의 효용성을 확인할 수 있었다.