• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2009.04a
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• pp.147-154
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• 2009

화재와 같은 고온의 환경에서 콘크리트의 고강도화는 폭렬(Explosive Spalling)이라는 큰 위험성을 가지고 있으며, 이러한 폭렬의 원인으로는 콘크리트 내부의 수증기압이 가장 큰 원인으로 제기되고 있다. 본 논문은 콘크리트의 폭렬발생 있어서 압축강도 및 함수율이 초기 폭렬특성에 미치는 영향을 실험적으로 검토하기위하여 건축구조물의 화재 온도조건인 ISO834 화재온도이력곡선을 15분, 30분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 검토하였다. 그 결과 압축강도 가열시간 함수율이 증가할수록 폭렬발생 및 폭렬현상이 증대되는 경향이 나타났으며, 15분, 30분 가열시간에 따른 잔존강도율을 나타내었다. 또한, 압축강도 및 함수율에 따른 폭렬발생영역을 분석하였으며, 압축강도 50${\sim}$100 MPa의 경우 함수율 3%이하, 100 MPa이상의 경우는 1%이하로 제어할 경우 폭렬현상이 발생하지 않을 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2011.11a
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• pp.382-385
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• 2011

본 논문은 초고강도콘크리트의 폭렬현상을 연구해 보고자 실리카흄 유무와 PP섬유의 혼입량을 변수로 하여 공시체와 벽체의 폭렬현상을 관찰한 후 변수가 초고강도콘크리트에 어떠한 영향을 주는지를 실험적으로 규명하는 것을 목적으로 하였다. KS F 2257 화재온도이력곡선을 30분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 공시체의 경우 압축강도가 100 MPa 초고강도콘크리트의 경우에는 실리카흄 여부와 PP섬유 혼입량이 폭렬억제에 관계되는 주요 인자인 것을 알 수 있었으며, 벽체의 경우에는 벽체 시험체의 부분 가열 및 전면 가열 실험을 실시했다. 폭렬 최대 깊이, 시간, 소리 발생 회수를 비교하면 부분 가열이 전체 가열에 비해 폭렬이 빠르고 깊게 발생하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.11 no.6
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• pp.193-200
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• 2007

The spalling analysis of high strength concrete columns needs a very complex and difficult process accounting for peeling of cover concrete as well as thermal, thermo-stress and hygro-transfer phenomena. However, the study on the spalling analysis method is insufficient. The practical spalling analysis algorithm is developed in this study, which formulates a vapor pressure equation as the parameter of temperature and cover depth and uses the compatibility condition In results of the spalling analysis, as the concrete strength increases and the content of PP fiber decreases the degree of spalling increases. This shows a similar result as the previous experimental study. Therefore the developed algorithm suggested in this study is expected to be useful in predicting the spalling of high strength concrete columns.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2007.11a
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• pp.3-8
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• 2007

초고층건축물이 증가함에 따라 고강도콘크리트의 사용량이 증가하는 추세이다. 고강도콘크리트는 내구성 및 사용성이 우수한 장점을 가지고 있는 반면 화재시 심각한 폭렬현상을 발생시켜 콘크리트 내역 감소 및 철근의 노출로 인해 건물이 붕괴까지 이르게 되는 원인이 된다. 따라서 고강도콘크리트의 내화특성을 고려한 해석(열응력, 질량 이동, 폭렬) 과정을 거쳐 폭렬 저감방안을 모색하여야 한다. 이러한 폭렬 저감방안을 표층부의 온도상승 온도구배 저감 방안, 수중기압 저감/수분 이동을 용이하게 하는 방안, 폭렬억제형 피복콘크리트 이용방안, 폭렬에 의한 콘크리트의 비산을 방지하는 방안 등이 있으며 각 방안들은 장단점을 내포하고 있어 상황에 따라 탄력적으로 적용하여야 하며, 향후 고강도 콘크리트의 역학적 성상을 고려하여 단점을 보완하고 추가적인 대책용 수립할 수 있도록 많은 연구가 필요 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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• 2008.11a
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• pp.935-940
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• 2008

When reinforced concrete is subjected to high temperature as in fire, there is deterioration in its properties of particular importance are loss in compressive strength, cracking and spalling of concrete, destruction of the bond between the cement paste and the aggregates and the gradual deterioration of the hardend cement paste. Assessment of fire-damaged concrete usually starts with visual observation of color change, cracking and spalling of the surface. In this paper, it was reported the trends of research and practical use on the Explosive Spalling Properties and Performance Based of Structural Design of the High-Strength Concrete.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2010.04a
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• pp.340-345
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• 2010

국내의 건축물은 강한 내력을 갖기 위해 사용되는 HSC빈도가 점진적 증가하고 있으며, HSC로 시공되어진 건축구조물에서의 화재 발생시 폭렬현상의 문제점이 대두되고 있다. 이에 국내외에서 폭렬현상에 대한 연구들이 진행되었고, 이를 통해 폭렬현상에 원인을 알게 되어 이를 토대로 폭렬 방지 방안을 세웠다. 이에 따라 폭렬현상의 원인 중 합수율이 있으며, 이는 콘크리트가 함유하고 있는 수분으로 고온시에 팽창하여 폭렬현상의 매커니즘이 형성된다. 또한 이러한 함수율이 폭렬 발생에 미치는 영향을 크게 하는 요인으로 탄산화와 양생방법이 있다. 우선 탄산화는 반응을 일으킬 경우, 생성물이 공극을 채워 고온시 팽창된 수분이 외부로 나가는 것을 방해하여 수증기압을 축적시키고, 양생방법에 따라 함수율이 달라지게 되어 고온시 팽창될 수분의 양을 결정하게 된다. 특히, 함수율에 의해 발생되는 폭렬을 방지하기 위해 고강도 콘크리트 내부의 수분을 제거하는 강제건조를 하거나 팽창된 수분이 빠져나갈 곳을 만들기 위해 고온에서 녹는 PP섬유를 사용해 공극을 만들어주는 방법이 있다. 따라서 본 연구는 HSC의 폭렬현상방지 대책을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.24 no.2
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• pp.173-183
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• 2012

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.

• Fire Science and Engineering
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• v.21 no.2 s.66
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• pp.54-63
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• 2007

Concrete is generally accepted to have good inherent fire resistance. It mainly relies on the assumption that concrete has low heat-transfer characteristic and spatting does not occur during the course of a fire. However, the significant numbers of fire accidents have shown in recent years that incidence of spatting has caused sever damages to many structures. This review has systematically investigated the behaviour of concrete in fire, including phenomenon of spatting, with respect to the theorical consideration and experimental results. Explosive spatting is caused by the build-up of water vapor pressure in concrete subjected to increasing temperatures. When this pressure exceeds the tensile strength of the concrete over a fire-exposed area, explosive spatting can result in a typical temperature range between $200^{\circ}C\;and\;400^{\circ}C$. The major functions are known to be moisture content, pore pressure, load ratio, and heating regime.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.10 no.5
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• pp.171-178
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• 2006

It was presented that the spalling of high strength concrete exposed to high temperature could be reduced by using polypropylene fiber. However, as the concrete strength increase, the demanded quantity of PP fiber increase and this results in the loss of workability of ultra high strength concrete. The silica fume which is essentially mixed in ultra high strength concrete decrease the permeability of concrete, and this will increase the degree of spalling. In this study the effect of silica fume on the spalling of ultra high strength concrete and the fire resisting efficiency of PP fiber and poly vinyl alchol, instead of PP fiber, for the security of workability were experimentally examined.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.24 no.5
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• pp.605-612
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• 2012

Spalling of concrete occurs due to vapor pressure ignited explosion, temperature difference across a section, and combination of these factors. Factors affecting spalling can be classified into internal and external factors such as material property and environmental condition, respectively, have to be considered to precisely understand spalling behavior. An external environmental factor such as differences in heating rate cause internal humidity cohesion and different vapor pressure behavior. Therefore, spalling property, vapor pressure and thermal strain property were measured from concrete with compressive strengths of 30 MPa, 50 MPa, 70 MPa, 90 MPa, and 110 MPa, applied with ISO-834 standard heating curve of $1^{\circ}C/min$ heating rate. The experimental results showed that spalling occurred when rapid heating condition was applied. Also, when concrete strength was higher, the more cross section loss from spalling occurred. Also, spalling property is influenced by first pressure cancellation effect of thermal expansion caused by vapor pressure and heating rates.