• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2009년도 춘계학술논문발표회 논문집
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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.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2010년도 춘계학술논문발표회 논문집
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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.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 추계학술논문발표회 논문집
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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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.126-134
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• 2009

본 연구는 고강도 콘크리트의 폭렬 발생을 제어하기 위하여 폭렬 저감재를 혼입함에 따른 폭렬 저감효과를 살펴보고 콘크리트 보 부재의 고온 가열시의 열적 특성을 평가하기 위하여 실시하였다. 이에 고강도 콘크리트 40~60MPa를 폭렬 저감재를 혼입하여 부재를 제작하였으며, KS F 2257의 ISO 표준화재 재하조건에서의 내화성능을 살펴보았다. 실험결과 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 40MPa은 180분, 50MPa 174분, 60MPa 152분으로 50, 60MPa보는 기준에서 정하는 3시간 내화성능에 6~28분 부족한 것으로 나타났다. 그러나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보는 모두 법에서 정하는 내화 성능 시간인 180분을 만족하였다. 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 50, 60MPa의 콘크리트 보는 화재에 노출된 모든 면에서 폭렬이 발생되었으나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보에서는 표면탈락 및 폭렬은 거의 발생되지 않았다. 따라서 콘크리트의 폭렬 방지를 위해 혼입한 PP섬유는 폭렬 방지 효과를 나타내고 있으나 60MPa 표면이 일부 탈락 된 것으로 보아 표면 탈락 방지를 위해 혼입한 강섬유는 60MPa 이상의 강도에서는 크게 효과가 나타나지 않았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.193-200
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• 2007

고온을 받는 고강도 콘크리트의 폭렬현상을 해석하기 위하여 온도해석, 열응력해석 및 수분이동 해석과 더불어 콘크리트 피복의 박리여부까지 고려하여야 하는 매우 복잡하고 어려운 해석과정이 요구되나 아직 이에 대한 연구가 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 수증기 압력을 온도와 피복두께의 함수로서 정의하고 또한 적합조건을 이용함으로써 피복콘크리트의 박리여부를 예측할 수 있는 실용적인 폭렬해석 알고리즘을 개발하였다. 폭렬해석결과 콘크리트 강도가 증가 할수록 PP섬유량이 적을수록 폭렬현상이 심하게 발생하였으며, 이는 기존의 실험결과와 유사한 경향을 나타내어 향후 고강도 콘크리트 내화설계를 위한 폭렬해석 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.54-63
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• 2007

콘크리트는 일반적으로 내화성능이 내재되어 있다고 여겨지나, 이것은 화재시 콘크리트의 낮은 열전달 특성으로 인해 폭렬이 일어나지 않는다는 것을 전제한 것이다. 그러나, 최근의 화재사고사례를 분석한 결과 콘크리트 폭렬이 구조물에 미치는 영향은 심대한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 연구는 콘크리트 폭렬에 관한 선진 연구 성과의 이론적 고찰 및 실험결과의 분석 검토를 토대로 국내에 상대적으로 미흡한 화재시 콘크리트의 거동특성 및 폭렬현상을 체계적으로 규명하였다. 또한, 본 연구를 통해 화재조건에서의 성능 설계법을 제시할 수 있는 콘크리트 폭렬 기초연구자료를 제시하고자 한다. 폭발성 폭렬현상은 고온 영역 하에서 공극압력이 상승하게 되어 단면을 감싸는 인장응력보다 박리되고자 하는 압력이 커지게 되어 $200^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$에서 발생하게 된다. 폭렬에 직접적인 원인이 되는 요소는 수분함유량, 공극(수증기에 의한) 압력, 변형에 의한 응력변화(하중비), 가열비(화재강도) 등으로 할 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.865-868
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• 2008

본 연구에서는 최근 사용이 증대되고 있는 고성능 콘크리트의 폭렬현상을 방지하기 위해 일련의 연구 중 메탈라스 횡구속을 병행한 비탈형 거푸집을 사용한 고성능 콘크리트 RC기둥부재의 내화특성을 검토하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 유동성 및 공기량은 모두 목표 범위를 만족하였고, 압축강도는 재령 28일에서 80 MPa이상으로 고강도범위를 나타내었다. 폭렬 특성으로는 섬유를 혼입하지 않은 플레인의 경우는 심한 폭렬이 발생하였고, 나일론(이하 NY)+폴리프로필렌(이하 PP) 섬유를 0.05%를 혼입한 경우에는 표면부에만 부분적인 박리폭렬이 발생하였다. 비탈형 거푸집 변화에 따라서는 비탈형 25-20, 비탈형 50-20의 경우에는 모두 마 감재부분에 폭렬이 발생하였는데, 비탈형 50-20의 경우가 비탈형 25-20보다 양호한 폭렬방지 성능을 나타내었다. 비탈형 50-40의 경우는 폭렬이 방지되었는데 질량감소율은 10%이하로 나타났고, 온도이력은 모재표면부 최고온도가 $376.1^{\circ}C$로 가장 우수한 내화 성능을 나타내었다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2007년도 추계학술논문발표회 논문집
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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.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1105-1108
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• 2008

본 고에서는 화재 시 구조물 콘크리트의 안전성 확보를 목적으로, 폭렬방지대책 및 메커니즘에 대해 고찰 분석한 것으로서, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 국내 외에 알려져 있는 고성능 콘크리트의 폭렬방지 방법으로 함수율 및 C/W를 낮추는 방법,내화피복을 실시하여 고온을 차단하는 방법, 횡구속 실시하여 내부에서 발생되는 횡변위에 저항하는 방법, 섬유를 혼입하여 수증기압을 외부로 배출시키는 방법 등 4가지 방안이 있다. 2) 기존의 폭렬관련 이론과 WPB이론에 의한 폭렬메커니즘 분석을 토대로 폭렬방지 방안을 제안하면 기존 건축물에 한해서는 내화피복을 실시하는 방법이, 신축 건축물에 한해서는 섬유를 혼입하는 방법이 양호한 것으로 판단된다.