• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.18-26
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• 2012

최근 건축구조물에 있어서 초고층화, 대형화의 요구에 의해 고강도 및 고성능 콘크리트의 사용이 증가하고 있다. 하지만 고강도 및 고성능 콘크리트는 화재 시 발생하는 폭렬현상에 취약한 문제가 있다. 폭렬은 화재 시 콘크리트 피복의 손실을 초래하여 내부콘크리트와 철근의 열전달률을 높여 콘크리트와 철근의 온도를 상승시키는 작용을 한다. 이러한 고강도 콘크리트의 화재 시 폭렬을 방지하기 위하여 많은 연구들이 진행되고 있으며, 대표적으로 폴리프로필렌(polypropylene)섬유, 강섬유를 콘크리트에 혼입한 연구들에 의해 폭렬제어성능이 입증되었으나, 섬유 혼입에 따른 유동성 저하 및 시공성 불량 등의 문제점이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 에스테르계 윤활제 및 비이온성 계면활성제를 포함한 코팅액으로 코팅된 Polyamide 섬유를 콘크리트에 혼입하여 내화성능 및 시공성을 확보하였으며, 강도영역별 적정 조건을 실험을 통하여 도출하였다. 그 결과, 13mm의 polyamide 섬유 적용시 강도영역별로 60MPa에서는 $0.8kg/m^3$, 80MPa에서는 $1.0kg/m^3$, 100MPa는 $1.5kg/m^3$이상 혼입시 폭렬 제어 및 시공성 확보가 가능할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.927-934
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• 2006

콘크리트 구조물의 고성능화가 요구됨에 따라 고성능 콘크리트에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 고강도 콘크리트에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 고강도 콘크리트를 제조하기 위해서는 혼화재료의 첨가가 필수적이라 할 수 있으며, 지금까지는 실리카 퓸을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 실리카 퓸과 대등한 성능을 가지면서 실리카 퓸보다 저가인 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트의 특성을 규명하기 위하여 시멘트 페이스트 시험체의 XRD 및 SEM 분석을 통하여 메타카올린의 포졸란 반응을 고찰하였고, 콘크리트 시험체를 제작하여 수은압입법으로 공극구조를 분석하여 압축강도와의 상관성을 도출하였다. 그 결과, 메타카올린의 대체율이 증가할수록 평균 공극직경은 작아지고 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 $10nm{\sim}10{\mu}m$의 모세관 공극량과 압축강도와의 회귀분석 결과 이들 사이의 결정계수는 약 0.93 정도의 높은 상관성이 있었고, 메타카올린의 적정 대체율은 10~15%로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.173-180
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• 2005

메타카올린은 고성능 콘크리트를 제조하기 위해 콘크리트에 혼합재로서 사용되는 결합재의 일종이다. 이 재료는 일반적으로 국내에서는 내화벽돌의 재료로 많이 사용되었으나, 현재는 이러한 고성능 콘크리트를 제조하기 위하여 필요한 실리카흄의 대용으로 사용되어지고 있다. 본 연구는 실리카흄 및 메타카올린 두 결합재를 콘크리트 중에 일정량 치환하여 몰르타르 및 콘크리트의 압축강도, 인장강도, 휨강도와 같은 역학적 시험뿐만 아니라, 염소이온확산시험, 화학침식에 대한 저항성 시험, 동결융해저항성 시험과 같은 내구성시험을 병행 실시하였다. 역학적 시험결과 메타카올린을 결합재전체 대비 10에서 15%정도 치환 사용했을 때 가장 적당한 강도결과를 보였다. 그리고, 메타카올린 및 실리카흄 두 결합재의 치환율이 증가할수록 염소이온확산이 훨씬 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 두 결합재의 미세분말에 의한 충전효과에 의해 일반 콘크리트에 비해 화학적침식저항성이 훨씬 뛰어남을 보였다. 다른 내구성 시험에서도 메타카올린을 사용한 콘크리트가 실리카흄을 사용한 콘크리트에 상응하는 상당한 역학적, 내구특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 이들 시험을 통해 우리는 메타카올린이라는 재료가 충분히 고가의 실리카흄을 대체가능할 수 있을 것이라고 판단할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.885-888
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• 2008

본 연구에서는 도로공사의 교량 구조물 적용에 적합한 고성능 콘크리트의 배합도출을 목적으로 고로슬래그미분말을 사용한 고성능 콘크리트의 기초 물성을 평가하였다. 굳지않은 콘크리트의 유동성은 W/B에 상관없이 고로슬래그 미분말의 혼입율이 증가할수록 목표 슬럼프플로우를 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율은 저하되는 것으로 나타났으며, 목표 공기량을 만족시키기 위한 AE제의 첨가량의 변화는 Plain 콘크리트와 동등한 것으로 나타났다. 고로슬래그 미분말의 경우 높은 혼입율로 인하여 수화반응이 지연되기 때문에 최고온도가 약 10시간 후에 도달되는 것으로 나타났으며, 혼입율 증가에 따른 단열 상승온도는 혼입율 45%까지 수화열 저감효과가 작게 나타났으나 혼입율 60%에서는 수화열이 약 $8^{\circ}C$가량 저감되었다. 이는 수화열이 작은 고로슬래그 미분말의 분량이 많아진 것에 기인된 것으로 사료된다. 압축강도 특성은 W/B=26, 30%에서는 고로슬래그 미분말 혼입율이 증가할수록 압축강도가 Plain 콘크리트에 비하여 약 10MPa가량 크게 증가되는 것으로 나타났지만, W/B=34%에서는 압축강도가 Plain 콘크리트와 거의 같은 수준으로 나타남으로써, 낮은 물결합재비에서 고로슬래그 미분말을 사용할 경우 압축강도 증진에 효과가 있는 것으로 사료된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.935-940
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• 2008

지금까지 콘크리트는 내화재료로서 일정한 두께만 확보하면 내화구조로 인정됨으로서, 콘크리트는 화재에 대하여 매우 우수한 소재로 알려져 왔다. 그러나 콘크리트가 고강도화 됨에 따라 부재의 내부 조직이 치밀화되어 화재 시에 발생되는 열응력 및 수증기압 등의 이유로 인하여 일정 이상의 고온에서 피복콘크리트가 심한 폭음과 함께 박리 박락되는 폭렬(Explosive Spalling) 현상이 발생되며, 이러한 폭렬현상은 철근콘크리트 부재 파편의 비산되는 1차 폭렬현상으로 인하여 피난자들의 인명안전성을 위협 할 뿐만 아니라 철근의 노출 및 부재단면의 감소되는 2차 폭렬현상이 발생됨에 따라 구조물의 붕괴로 이어질 수 있다는 것이 2005년 스페인 마드리드시의 윈저타워화재사례에서 경험한바있다. 이러한 사실은 2004년${\sim}$2008년도의 각종 매스컴 및 중앙일간지 등의 보도자료로 이슈화됨으로써 고강도, 초고강도 및 고성능 콘크리트의 내화성능에 대한 근본적인 재확인 작업이 요구되었으며, 2008년 5월에는 "고강도콘크리트 기둥 보의 내화성능 관리기준"이 국토해양부의 "건축물의 피난 방화구조 등의 기준에 관한 규칙"으로 고강도콘크리트에 대한 내화 성능확보 방안으로 개정되었고, 이에 따라 국내의 각 주요 건설사에서는 고강도콘크리트의 폭렬을 고려한 내화공법의 개발에 박차를 가하고 있다. 한편, 본 관리규정의 적절성에 대한 검증과 이미 축조된 구조물에 대한 대책 및 현재 선진 각국에서 시행되고있는 성능적 구조내화설계기법에 대한 대책 등이 향후 본 학회의 주요 과제로 됨으로써, 본 위원회에서는 폭렬메커니즘을 중심으로 한 제1차 전문위원회 연구발표를 2006년도에 시행하였고, 그 후 2년간의 각 건설업체의 내화공법개발현황에 대한 발표회를 통하여 현재의 국내 기술수준 및 현황을 파악하고 향후 진전방향등에 대한 토론을통하여 구체적인 추진방향을 모색하고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.449-456
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• 2002

최근 건축물은 고층화, 대형화되어짐에 따라 콘크리트도 고강도 및 고성능 콘크리트의 사용이 증가하고 있다. 그러나, 고성능 콘크리트는 보통 콘크리트와는 달리 내부조직이 치밀하기 때문에 화재시 고열을 받으면 부재표면이 박리 및 탈락하는 폭열현상이 발생하는데, 이러한 폭열현상은 구조체의 내화구조상 해결해야할 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로, 본 연구에서는 고성능 콘크리트의 내화성능 향상을 목적으로 폴리프로필렌(PP) 섬유의 혼입률 및 부재크기 변화에 따른 콘크리트의 내화특성을 분석한 것으로, 시험결과는 다음과 같다. 내화시험시 PP섬유 혼입률 변화에 따른 폭열특성으로 PP 섬유 무혼입인 경우 W/C 35%는 부재크기에 관계없이 대부분 파괴폭열을 일으킨 반면, W/C 55%는 일부만 파괴 또는 박리폭 열을 보였을 뿐 대부분 폭열이 발생하지 않았고, 또한, PP섬유를 0.07% 이상 혼입한 경우는 대부분 폭열 방지에 우수한 것으로 나타났다. 부재크기 변화에 따른 폭열 특성으로는 부재가 작을수록 폭열이 발생하기 쉬우며, 부재의 우각부가 표면보다 폭열 발생이 용이한 것으로 나타났다. 가열후 잔존 압축 및 인장 강도율은 W/C 35%에서 45~65%, W/C 55%에서는 30~40% 범위로 나타났다.

• 콘크리트학회지
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• 제4권2호
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• pp.119-126
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• 1992

고강도 시멘트 복합체의 유동성 손실을 감소시키기 위한 연구의 일환으로 시멘트계 입자에 대한 고성능감수제의 흡착특성, 현탄액 속에서의 응집특성을 관찰하여 시멘트풀과 모르터의 유동성과 관련시켜 고찰하였다. 본 연구결과 알루미네이트계 화합물이 많이 함유된 보통포틀랜드 시멘트의 흡착률이 가장 크며, 시멘트풀 및 모르처의 유동성 손실이 작았으며 나프탈린계 고성능 감수제가 유동성 손실면에서 얼마간 유리하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.106-114
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• 2006

본 연구는 개발된 저수축 고성능 콘크리트를 대상으로 모의부재 시험체에 있어서 콘크리트의 기초적 물성과 수축특성에 대하여 검토한 것이다. 실험연구 결과, 콘크리트의 배합특성으로 제안 배합은 목표 슬럼프플로우 및 목표 공기량을 만족하기 위해 SP제량 증가, AE제량 감소의 배합보정이 필요하였다. 응결시간은 제안 배합이 8시간 정도 빠르게 나타났으며, 굳은 콘크리트의 압축강도는 60MPa 이상의 고강도로 나타냈다. 수축특성으로 제안 배합 자기수축의 경우 플레인 배합 자기수축에 비해 50% 정도 저감되었고, 제안 배합의 중심부 건조수축은 수분발산이 없는 것에 기인하여 자기수축과 유사한 경향이었으나, 표면부는 크게 수축하였다. 단, 철근배근 시험체인 경우는 철근구속에 의해 내부 및 표면의 수축량이 작게 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-7
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• 2015

본 연구의 목적은 ALC 블록대체를 위한 고성능 기포콘크리트 배합설계를 개발하는 것이다. 대기양생 하에서 기포콘크리트의 고강도 발현(특히 초기재령에서)을 위하여 결합재 및 혼화제를 사전연구에서 다음과 같이 설계하였다. 규산3칼슘이 60% 이상인 보통포틀랜드시멘트에 무수석고 3%를 첨가하였으며, 폴리카르본산계 감수제에서 폴리알킬에테르 성분을 28%로 조절하였다. 이들 재료를 사용하여 물-결합재비와 단위결합재양을 변수로 기포콘크리트 11배합을 실험하였다. 배합된 기포콘크리트의 품질 및 실용성은 KS 규격의 ALC 블록의 요구조건 및 기존의 일반 기포콘크리트와 비교하였다. 실험결과 본 연구의 고성능 기포콘크리트는 ALC 블록의 요구조건을 만족하면서 높은 실용가능성을 보였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.49-57
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• 2014

최근 건설 구조물의 다양화, 대형화, 고층화 및 장지간화 되면서 콘크리트 구조재료에 관한 고성능화가 요구되고 있으며, 특히 콘크리트의 고강도 및 고성능화가 대두되고 있다. 콘크리트의 고성능화 및 재료 특성을 개선하는 방법으로 주로 첨단소재 기술에 의해 개발된 첨단 섬유를 적용하는 방법이 사용되어 왔으며, 고성능 섬유시멘트 복합체(이하 HPFC)를 적용한 콘크리트 기둥 공법이 그 중 하나이다. 본 연구는 시뮬레이션 기법을 활용해, 일반 RC 기둥 대비 프리캐스트 기법이 적용된 HPFC 기둥 공법 공정에 대한 작업프로세스를 분석함과 동시에, 수집한 작업데이터를 통해 HPFC 기둥 공법의 공정계획상 이슈를 도출하였다. 그 결과 생산성에 가장 영향이 큰 작업(노드)로 '콘크리트 작업조', '형틀 작업조'로 도출되었으며, 특히 '콘크리트 작업조'가 공정계획상 가장 중요한 요소로 작용함을 확인할 수 있었다. 해당 작업(노드)에 투입되는 작업조 수 변화를 통한 생산성 향상을 확인하였으며 본 연구를 바탕으로 HPFC 기둥 공법의 실용화 단계에 도움이 될 것으로 예상된다.