• 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.

• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.237-238
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• 2021

This study evaluated the vapor pressure and thermal stress of high-strength concrete according to spalling type. As a result, it was confirmed that the internal temperature gradient of the concrete varies depending on the heating rate, and the vapor pressure and thermal stress of the concrete are the main factors of spalling. In addition, it was confirmed that spalling type varies depending on the vapor pressure and thermal stress of the concrete.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.605-612
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• 2012

콘크리트의 폭렬 발생 메커니즘에 대해서는 수증기압력에 의한 파괴, 내 외부의 온도 차이에 의해 발생하는 표면 압축력에 의한 파괴, 앞선 두 가지 요인의 복합작용에 의한 파괴가 있다. 이러한 폭렬에 영향을 주는 요인은 콘크리트 자체의 재료적 특성과 관계된 내부 요인과 환경에 의한 외부 요인으로 나눌 수 있으며 폭렬 현상을 이해하기 위해서는 두 가지 요인에 대한 충분한 고려가 필요하다. 외부 환경의 요소로써 가열 속도가 다른 경우 콘크리트 내부의 수분응집 및 수증기압력의 거동이 달라질 것으로 판단된다. 따라서 이 연구에서는 30, 50, 70, 90, 110 MPa의 다양한 강도 영역의 콘크리트를 대상으로 ISO-834 표준가열곡선과 $1^{\circ}C/min$의 가열 속도를 적용하여 가열 속도에 따른 콘크리트의 폭렬 성상 및 수증기압력, 열팽창 변형을 평가하였다. 실험 결과 콘크리트의 폭렬은 급속 가열조건에서 발생하며, 콘크리트가 고강도화될수록 폭렬에 의한 단면손실량이 증가하였다. 또한, 가열 초기에 콘크리트 표면부의 수증기압력 상승 속도 및 가열 속도에 따른 열팽창에 의한 초기압력 상쇄효과가 콘크리트의 폭렬 발생에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제10권4호
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• pp.3-9
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• 2010

본 연구는 고강도콘크리트의 내화성능 증진에 효과적인 것으로 알려진 섬유(PP+NY) 혼입율 변화에 따른 60 MPa, 80 MPa 3성분계 고강도콘크리트의 유동성 및 강도특성을 검토하고 내화시험을 통해 폭렬현상을 확인하였다. 섬유(PP+NY) 혼입율을 0%, 0.05%, 0.1%, 0.2%로 산정하여 실험한 결과, 유동성 및 강도가 미세하지만 저하하는 것으로 나타났으나, 전반적으로 목표 범위를 만족하는 것으로 나타났다. 3시간 내화 후 폭렬특성으로 0%에서는 폭렬현상이 나타났지만, 0.05%이상에서는 표면에 미세한 균열만 발생하고 피복 탈락현상은 나타나지 않는 것으로 나타났다. 또한 폭렬이 발생되지 않은 공시체의 경우 잔존압축강도율이 5 ~ 6%로 나타났다. 이상 적은 양의 섬유(PP+NY)혼입율인 0.05%이상에서 폭렬현상이 방지되어 가장 양호한 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.100-106
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• 2014

고강도 콘크리트는 구조적으로 우수하며 사용성 및 내구성이 뛰어나 건축물에서 그 활용성이 꾸준히 증가하고 있다. 그러나 화재처럼 고온에서 고강도 콘크리트는 폭렬이 발생될 가능성이 있으며, 폭렬 원인은 콘크리트 내부의 수증기압이 가장 큰 원인으로 알려져 있다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 일반적인 방법은 콘크리트 표면에 내화피복을 사용하여 화재 시 부재의 온도상승을 억제하는 방법이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 각종 골재와 유기섬유를 사용하여 콘크리트 내화피복용 모르타르를 제조하고 그 고온 성상을 파악하고자 한다. 실험결과 퍼라이트와 폴리프로필렌 섬유를 사용한 모르타르는 내부공극과 밀도를 변화시켜 내부온도 상승을 지연시킨다. 그 결과 고강도 콘크리트의 폭렬을 방지할 수 있는 내화 피복재로 활용 가능하다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.705-708
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• 2008

본 연구에서는 화재시 터널 콘크리트의 안전성 확보를 목적으로, 내화공법 변화에 따른 내화특성을 분석한 것으로서, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. RABT온도가열곡선에 따른 내화특성으로, 플레인 콘크리트는 초기의 극심한 고온에 의해 심한 폭렬현상이 발생하였고, 내화공법변화에 따라서는, 유기섬유를 혼입하는 방식과 보드방식의 경우는 폭렬이 방지되는 것으로 나타났으며, 스프레이 방식의 경우는 보강재인 메탈라스가 뿜칠재와 같이 탈락되면서 열응력 등에 의해 구조체 콘크리트가 철근이 노출되는 등 100mm이상 깊이의 심한 폭렬이 발생하였다. RWS 온도가열곡선에 따른 내화특성으로, 유기섬유를 혼입한 경우는 콘크리트 표면이 약 5mm이내 깊이의 융해현상이 발생하였고, 스프레이 방식의 경우는 뿜칠재가 박리되어 구조체 콘크리트가 철근이 노출되는 등 100mm이상 깊이의 심한 폭렬이 발생하였으며, 보드방식의 경우도 보드가 고온에 융해되면서 구조체 콘크리트가 고온에 직접 노출되어 전면적으로 탈락현상이 발생하였는데, 이와같은 특고온 가열조건에서는 특별한 내화대책수립이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-6
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• 2011

고강도 콘크리트의 폭렬현상을 억제하여 내화 성능을 개선하기 위한 방법으로 고온에서 수증기가 콘크리트 표면으로 이동할 수 있도록 경로를 제공하여 주는 섬유를 혼입하는 방안이 있다. 섬유를 혼입하여 콘크리트의 폭렬을 억제하는 방법은 고온에 의해 콘크리트 내부에서 용융되는 섬유에 의해 만들어지는 통로가 서로 연결되어 고압의 수증기를 콘크리트 외부로 이동시킬 수 있을 때 효과가 있다. 수증기가 배출될 통로를 형성하는 섬유의 연결성에 대한 percolation 이론을 섬유혼입 고강도 콘크리트의 내화실험 결과에 적용하였다. 본 연구에서는 percolation 이론과 섬유혼입 고강도 콘크리트의 폭렬 발생의 연관성을 분석하였고, 섬유혼입 고강도 콘크리트 가상 시편을 이용하여 내부 섬유 입자가 서로 연결되어 있는 것을 입체적으로 구현하고 일정 부피비의 섬유가 혼입되었을 때 수증기 배출 통로가 확보되는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.179-186
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• 2009

고강도콘크리트의 취약점으로 지적되고 있는 화재시의 폭렬현상에 대한 대책을 마련하기 위해 각 계의 노력이 활발한 현 상황에서 각종 폭렬 저감성 재료 및 새로운 개념의 소재에 대한 적정 혼입비율을 구명해야 하는 긴요한 상황이다. 본 연구에서는 메타카올린, 페타이어칩, 폴리프로필렌섬유 및 강섬유의 4가지 기능성 소재를 대상으로, 기본적인 품질 요건은 물론, 내화성능에 최적의 효과를 나타낼 수 있는 배합비를 실험적, 통계적으로 도출하고자 하였다. 여기서, 실험은 4인자 3수준의 직교배열표를 이용하여 최소실험법으로 계획하고, 통계적 분석은 반응표면분석 기법을 이용하였다. 그 결과, 80 MPa급 고강도콘크리트의 내화성능 보강인자로 선정된 기능성 소재간에는 복합 사용시 상호 보완적인 기여를 하는 것으로 확인되었다. 한편, 반응표면분석을 통해 도출한 내화성능 보강인자의 최적조건은 메타카올린을 실리카퓸 대신 80% 수준으로 용적치환하고, 폐타이어칩은 잔골재 대신 3% 수준으로 용적치환하는 경우와 폴리프로필렌 섬유를 전체용적에 대하여 0.2% 수준으로 첨가하는 한편, 강섬유를 혼입하지 않는 것이 고강도콘크리트의 기초 특성과 내화특성을 고루 만족할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.23-29
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• 2023

본 연구는 섬유가 혼입된 혼합시멘트 콘크리트의 초고온에서의 폭렬특성 및 내화성능을 평가하는 것이 목표이다. 이를 위해 FA계, Slag계 및 섬유 혼입량에 따른 각각의 배합을 상온, 150℃, 300℃, 600℃, 900℃의 온도로 가열한 후, 폭렬 형상, 압축강도 및 탄성계수를 측정 및 평가하였다. 실험 결과, Slag계 시편보다 FA계 시편이 초고온 가열에서 표면손상이 상대적으로 많이 발생한 것으로 나타났으며, 초고온 가열 즉 900℃에서 섬유를 혼입하지 않은 배합과 혼입한 배합의 차이가 발생하였는데, 그 결과 섬유를 혼입하지 않은 배합에서 약 5% 이상의 강도저하가 발생하였다. 또한 탄성계수 역시 압축강도와 동일한 현상이 나타났으며, 특히 압축강도가 감소하는 양에 비해 탄성계수의 감소 폭이 더 큰 것으로 나타났다. 한편 가열온도에 따른 압축강도와 탄성계수의 추정식을 통계적으로 제안하였다.