• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.155-163
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• 2007

고강도 콘크리트(HSC)는 화재 시 폭렬현상과 함께 부재가 취성적인 거동을 하게 되는 단점을 지니고 있다. 폭렬현상은 화재 시 $100{^{\circ}C}$이상에서 부재내부의 수분 증발로 인하여 발생한 수증기가 수밀한 콘크리트에 갇혀 발생한다. 따라서 콘크리트 강도가 증가 할수록 수밀성이 높아져 폭렬의 정도가 심해진다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 방안으로는 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)를 혼입하는 방법이 가장 효율적인 것으로 보고 되었다. 본 연구에서는 콘크리트 강도와 PP섬유 함유량을 변수로 하는 기둥 실험체에 대한 내화실험과 잔존강도실험을 수행하여 폭렬현상을 관찰하고 잔존강도를 측정하였다. 그 결과 콘크리트 강도가 60MPa에서 85MPa로 증가할 때 기둥 실험체의 잔존 축 강도는 10%증가하였다. 또한, PP섬유 함유량이 0%에서 0.2%까지 증가 할수록 잔존 축강도비는 68%에서 85%까지 증가하였으나, PP섬유 함유량이 0.2%이상에서는 잔존강도의 증가가 거의 나타나지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.803-809
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• 2005

본 연구는 1축 및 2축 압축응력을 받는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트의 역학적 거동 및 재료 특성을 규명함에 목적이 있다. 이를 위하여, 본 연구에서는 82.7MPa(12,000psi) 뽀일 압축강도를 발현하는 고강도 콘크리트 및 섬유보강 고강도 콘크리트 큐브 시편을 제작하여 2축 압축 응력비($\sigma_2/\sigma_1$=0.00, 0.50 , 0.75, 1.00) 및 섬유혼입률($V_f$=0.0, 0.5, 1.0, 1.5%)을 주된 실험 변수로 하는 실험을 수행하였다. 위 실험 연구를 통하여, 부응력 방향으로 도입된 구속응력은 주응력 방향으로의 강도 및 변형 거동에 좋은 개선 효과를 보이며, 고강도 콘크리트 및 강섬유 보강 고강도 콘크리트의 강성 및 극한강도가 현저히 증대되었음을 알 수 있었다. 또한 주응력 방향 및 부응력 방향 압축응력비($\sigma_2/\sigma_1$)가 0.5일 때 극한강도의 효과가 가장 크게 나타났으며, 최대 증진 효과는 1축의 그것과 비교할 때 약 $30\%$의 효과가 있는 것으로 나타났다. 1축 압축을 받는 고강도 보통 콘크리트 및 강섬유보강 콘크리트는 재하 방향과 평행한 쪼갬인장응력으로 인한 균열이 발생하는 것으로 나타났으나, 2축 압축을 받는 섬유보강 고강도 콘크리트는 전단 형태의 파괴가 일어났다. 본 실험 결과로부터 도출된 2축 압축 상태에서의 탄성계수 값은 ACI, CEB식에서 도출된 탄성계수보다 높게 나타났으며, 따라서 현재 사용되는 ACI 및 CEB 탄성계수 식은 2축 압축을 받는 고강도 콘크리트에도 적용이 가능한 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.173-183
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• 2012

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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.13-16
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• 2008

전단경간-깊이의 비가 1을 넘지 않는 캔틸레버로서 응력교란구역을 형성하는 내민받침은 보에 의해 전달되는 수직하중과 지지하고 있는 부재의 수축, 온도 변형, 크리프 변형에 의해 전달되는 수평 하중에 저항하는 부재이다. 최근, 고강도 콘크리트의 사용이 증가하고 있고, 철근 콘크리트 구조물의 부식에 대한 관심이 높아지면서 고성능의 보강재를 콘크리트 부재에 전략적으로 적용하는 하이브리드 보강기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 강섬유 및 헤디드 바를 활용한 하이브리드 보강 기법을 내민받침에 적용하고자 섬유보강 고강도 콘크리트 내민받침을 제작하고 구조실험을 실시하였다. 강섬유의 혼입, 강섬유 혼입률의 증가에 따라 고강도 콘크리트 내민받침의 내하력, 강성, 연성은 증가하는 것으로 나타났고, 최대 균열폭은 감소하였다. 또한, 횡방향 철근에 용접하여 주인장 타이 철근을 정착한 내민받침 보다 헤디드 바를 주인장 타이 철근으로 사용한 내민받침이 더 높은 내하력, 강성, 연성을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.28-39
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• 2014

본 연구에서는 우선 화재에 노출된 고강도 콘크리트의 내화특성과 폭렬 메커니즘을 규명한 기존 국내외 연구자들의 연구문헌들을 심도 깊게 고찰하였다. 그 후 고온을 받은 고강도 콘크리트에 대한 국내외 연구자들의 주요 실험 변수를 분석하여 가장 최적의 변수를 설정하였으며 이를 토대로 하여 100MPa급 고강도 콘크리트의 내화 특성을 규명하기 위한 내화실험을 계획하였다. 또한 기존 연구의 실험결과를 분석한 결과 폭렬방지에 효과가 있는 것으로 알려져 있는 PP섬유와 친수성 재료로서 시멘트 입자와 부착성능이 우수하고 워커빌리티를 개선할 수 있는 NY섬유를 혼합한 신재료 HB섬유를 섬유혼입률 0.05%로 정해 배합설계에 반영하였다. 이러한 배합설계로 타설한 총 48개의 공시체를 28일 양생기간 후 온도변화 ($100^{\circ}C{\sim}700^{\circ}C$)에 따른 고강도 콘크리트의 역학적 특성을 분석하기 위해 화재를 받은 후 냉간상태에서의 내화실험을 수행하였으며 이를 통해 고강도 콘크리트의 내화 특성을 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.465-471
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• 2009

화재시 고강도콘크리트의 폭렬현상을 막고 내부철근 온도의 상승을 억제하기 위하여 폴리프로필렌섬유와 강 섬유를 동시에 사용하는 섬유혼입공법을 제안하였다. 섬유혼입공법을 40~100 MPa 고강도콘크리트 배합에 적용하여 가 열재하방법으로 열적특성을 평가한 후 내화성능을 평가하기 위하여 구조부재에 내화시험을 실시하였다. 2기의 기둥시 험체를 제작하여 ISO 834 표준내화곡선에 따라 180분 비재하 내화시험을 실시하였다. 폭렬은 발생하지 않았으며, 표면 부의 색은 분홍색을 띤 회색으로 변했다. 깊이 60 mm부터 내부 콘크리트의 온도가 급감하였으며, 60분 가열 후 온도구 배는 보통콘크리트보다 5배 적은 2.2oC/mm로 측정되었다. 180분 내화시험 후의 최종온도는 모서리철근이 488.0oC, 중앙 철근이 350.9oC이며, 철근의 총 평균온도는 419.5oC이다. 모서리철근과 중앙철근의 평균온도차는 137.1oC였다. 가열 후 100~150oC부근에서 콘크리트와 철근의 온도상승추세가 변하는데 이는 강섬유와 폴리프로필렌섬유를 혼입한 콘크리트의 온도구배가 낮고, 철근으로의 수분이동과 내부 수분의 막힘현상, 그리고 수분의 기화열 때문이다.

• 콘크리트학회지
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• 제6권4호
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• pp.141-152
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• 1994

산업부산물의 플라이애쉬와 실리카흄 및 국내 부존자원이 풍부한 규사분말, 생석회 및 발포용 알루미늄 분말과 취성개선을 위한 보강용 섬유를 사용한 경량 고강도의 시멘트복합체의 개발을 위하여 오토클래브 양생에 의한 열수 알카리분위기에서의 섬유 자체의 열화현상을 조사함과 아울러 배합요인별로 건재용 경량섬유보강 규산칼슘계 시멘트복합에를 제조하여 그 역학적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 시험결과, 탄소섬유 및 내알카리성 유리섬유는 보강용 섬유로서 적합함이 확인되었으며, 경량 섬유보강 규산칼슘계 시멘트복합체의 압축, 인장, 휨강도는 플라이애쉬와 실리카흄 혼입율 및 섬유혼입율이 증가함을 따라 증가하는 경향을 나타내었고 또한 섬유혼입율 증가에 따라 현저히 휨인성이 증가하였으며, 탄소섬유보강의 경유가 유리섬유보강의 경우에 비하여 압축, 인장, 휨강도 및 휨인성은 다소 높은 경향을 나타내었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2007년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.95-98
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• 2007

This study investigates the mechanical properties of the high strength concrete in the region of 80MPa corresponding to the temperature and fiber content change. For the properties of the fresh, slump flow is $600{\pm}100mm$, and air content is $3.0{\pm}1.0%$. They satisfy each targets, and there was no difference for the each fiber types. As the propertied of the hardened concrete, the compressive strength at 28 days is indicated over 80MPa, and they are similar to the change of the fiber types. The residual compressive strength in response to the temperature change of the NY, PP, and NY+PP fiber at $200^{\circ}C$ are increased by 115, 114, and 110% on the standard condition, and it is suddenly decreased at $400^{\circ}C$. They are decreased by 33, 19, and 16% on the standard condition at $800^{\circ}C$.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.8-13
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• 2011

고강도 콘크리트는 구조적인 장점에도 불구하고 화재 시 폭렬과 함께 취성적인 파괴를 나타내는 단점으로 인하여 실구조물에 적용 시 주의하여 사용하여야 한다. 신축되는 고강도 콘크리트구조물의 폭렬제어를 위하여 많은 연구가 진행되어 왔으나, 사용 중인 고강도콘크리트 구조물의 폭렬제어방안에 대한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 사용 중인 고강도 콘크리트 구조물의 내화성능을 향상시키기 위한 내화 마감재로서 미세공극과 유기섬유를 활용한 공극구조의 개선으로 단열성을 확보한 신개념의 무기질 내화 모르타르를 개발하고자 한다. 잔골재 종류, PP섬유 혼입량 및 마감두께를 변수로 하는 내화모르타르에 대한 재료시험 및 실구조물에 대한 내화시험을 통하여 내화성능을 평가하였다. 재료시험결과 다공질의 경량골재를 사용한 모르타르의 열전도율은 일반 잔골재에 비하여 크게 낮아졌으며, 기둥부재 내화시험결과 경량 잔골재의 사용으로 내화시간이 20분, 마감두께를 10 mm에서 20 mm로 증가시킬 경우 10분 그리고 PP섬유를 0.6 % 혼입함으로써 4분 증가하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.7-12
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• 2009

고강도 콘크리트(HSC)는 화재 시 $100^{\circ}C$ 이상에서 부재내부의 수분 증발로 인하여 발생한 수증기가 수밀한 콘크리트에 갇혀 피복이 탈락되는 폭렬현상이 발생한다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 방안으로는 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)를 혼입하는 방법이 가장 효율적인 것으로 보고되었다. 그러나 일정량 이상 PP섬유의 사용은 폭렬저감에 효과가 없으며 특히, 초고강도 콘크리트의 시공성을 저하시킬 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도 60MPa에서 최적의 PP섬유량을 도출하고 120MPa 초고강도 콘크리트에서 시공성을 확보하기 위하여 PP섬유를 대신하여 PP분말 및 폴리비닐알콜(PVA)섬유를 사용한 기둥실험체의 내화실험 및 잔존강도 실험을 수행하였다. 실험결과 60MPa 실험체에서 PP섬유 함유량이 0%에서 0.2%까지 증가 할수록 잔존 축강도비는 68%에서 85%까지 증가하였으나, PP섬유 함유량이 0.2% 이상에서는 잔존강도의 증가가 거의 나타나지 않았다. 또한, 120Mpa 실험체에서 내화성능과 시공성을 함께 고려할 경우 PVA섬유가 가장 합리적인 것으로 나타났다.