• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.127-134
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• 2009

본 연구는 고강도 콘크리트의 복합유기섬유 혼입률 변화 및 ISO와 RABT의 가열온도곡선 변화에 따른 내화시험을 실시한 후 폭렬방지성상 및 잔존압축강도 특성 등을 분석한 것으로, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 복합유기섬유 혼입 콘크리트의 기초적 특성으로 유동성은 섬유혼입률이 증가할수록 직선적으로 저하하는 경향이었고, 공기량은 약간의 증가 또는 감소의 경향은 있었으나 큰 차이 없었으며, 28 일 압축강도는 완만한 감소경향을 나타내었다. 내화특성으로, RABT 가열온도곡선의 경우는 ISO 가열온도곡선에 비해 복합 유기섬유 혼입률이 많은 범위까지 폭렬양상을 나타내었으나, 주로 박리폭렬일뿐 내부까지 극심한 폭렬양상은 발생하지 않았다. 결국 W/B 25%인 고강도 콘크리트의 경우 ISO 가열온도곡선은 섬유의 혼입률 0.04%이상에서, RABT 가열온도곡선의 경우는 섬유의 혼입률 0.10%이상에서 폭렬이 방지되는 것으로 나타났다. 가열온도곡선 변화에 따른 질량감소율은 폭렬이 방지된 경우 ISO 가열온도곡선은 7%전후, RABT 가열온도 곡선은 9%전후로 나타났다. 가열온도곡선변화에 따른 잔존압축강도율은 폭렬이 방지된 경우 ISO 가열온도 곡선은 50%~60%, RABT 가열온도곡선은 30%~35%를 나타내었다.

• 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.

• 한국건축시공학회지
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• 제8권5호
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• pp.101-107
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• 2008

This study investigated fundamental characters of the concrete according to various fiber types and contents and their properties of spatting resistance and residual compressive strength after fire test corresponding to ISO and RABT heating corves. The results were summarized as following. The Flowability was gradually declined as the increase of fiber contents, and it was the most favorable with nylon(NY) fibers. The decrease of air contents due to increasing fiber contents was in order by polypropylene(PP), polyvinyl alcohol(PVA) and NY fibers. The compressive strengths were over 40 MPa at 7 days and 50 MPa at 28 days. It was in order by PVA, PP and NY fibers. For the spatting properties, all specimens were prevented at ISO heating curve. In the other hand, the partial spatting at the surface occurred on the plain without fibers, but it was prevented over 0.10 % of PVA and 0.05 % of PP and NY fibers at the RABT heating curve.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.377-384
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• 2011

화재에 취약한 고강도 콘크리트 구조물의 화재 피해를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다양한 구조물의 설계 조건과 가열 조건 하에서 열적 특성을 고려하는 연구가 필요하다. 따라서 이 연구에서는 단면 크기, 피복 두께, 철근 배근을 다르게 한 고강도 콘크리트 기둥을 제작하여 다른 가열 조건하에서 가열하였을 때 발생하는 내부 온도 분포와 폭렬을 관찰하였다. 내부 온도 분포는 콘크리트 타설 전 설치한 열전대를 통해서 측정하였으며 가열 전후에 측정한 콘크리트 기둥 실험체의 무게 손실률과 단면 손실률을 통해서 폭렬을 수치화 하였다. 가열 실험은 비재하 상태에서 ISO 834 화재 곡선을 따라 가열하는 실험과 화재 시뮬레이션을 통해 측정한 온도-시간 곡선을 따라 가열하는 실험의 두 가지로 나누어 수행하였다. 고강도 콘크리트 기둥은 일반적으로 고온에서 폭렬이 발생하여 내부 온도의 급격한 증가와 단면 손실을 나타내었으며, 설계 변수에 따라서는 단면이 클수록, 피복 두께가 작을수록 내부 온도 분포와 단면 손실률이 높게 나타났다. 또한 철근비가 동일한 상태에서 철근 배근을 다르게 하였을 때, 단면이 작은 철근을 여러 개 배치하는 것이 단면이 큰 철근을 적게 배치하는 것 보다 높은 온도 분포와 단면 손실을 보였다. 이 연구를 통하여 화재로 인한 고강도 콘크리트 구조물의 열적 변화를 정확하게 파악함으로써, 내화 안전성을 평가하고 현재 적용되고 있는 내화 성능 관리 기준을 보다 효율적이고 안전하게 정립할 수 있도록 하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이라고 판단된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.89-93
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• 2011

본 연구는 고강도콘크리트의 폭렬성상과 공극구조와의 관계를 실험적으로 규명하는 것을 목적으로 하였다. 실험변수는 양생방법, 압축강도, 공극구조로 설정하였으며, ISO834 화재온도이력곡선을 15분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 50 MPa급 이상의 고강도 콘크리트 시험체의 경우, 가열 이후에도 $0.05{\mu}m$ 이하의 공극이 많이 존재하고 있는 것을 알 수 있었으며, 가열을 받은 고강도 콘크리트는 고강도화될수록 공극이 세공화 되어 탈수 현상이 지연되는 것을 도출 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.99-106
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• 2018

본 연구는 하중 조건에 따른 화해를 입은 중공슬래브의 잔류성능에 대한 실험적 연구이다. 이를 평가하기 위하여, 하중조건을 변수로 하는 2개의 중공슬래브 실험체를 제작하여 ISO 834 표준화재 곡선에 따라 120분간 가열하였으며, 이를 상온으로 냉각하여 잔류 휨 성능을 평가하였다. 실험결과 하중조건에 따라 중공슬래브의 온도분포가 상이한 것으로 나타났으며, 재하 실험체가 비재하 실험체에 비해 전단면에 걸쳐 온도가 빠르게 상승하는 경향을 보임을 확인하였다. 고온으로 가열 후 냉각한 중공슬래브의 잔류 휨 강도의 경우 화해를 입지 않은 중공슬래브에 비해 34%~40% 감소하는 것으로 나타났으며, 휨 강성의 경우 15%~23% 감소하는 것으로 나타났다. 하중을 재하 한 중공슬래브의 경우 재하하지 않고 가열한 중공슬래브에 비해 약 10%의 강도 저감이 발생하였으며, 휨 강성의 경우 15% 감소한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 하중 재하에 따른 휨 균열에 의해 슬래브의 하부 주인장 철근의 온도가 비재하 실험체에 비해 높아지며, 하부철근 피복의 박리현상이 가속화되기 때문인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4A호
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• pp.391-398
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• 2010

본 연구에서는 반단면 프리캐스트 패널을 갖는 RC 슬래브에 대해서 비재하 상태에서 ISO-834 화재곡선을 적용한 가열시험을 수행하였다. 가열시험시 PP섬유 혼입되지 않은 실험체에서는 콘크리트의 폭렬이 발생되고, PP섬유가 혼입된 실험체에서는 폭렬이 발생되지 않았다. PP섬유가 혼입된 반단면 프리캐스트 패널을 적용한 RC 슬래브의 발생온도는 PP섬유가 혼입되지 않은 경우보다 낮은 수준을 보였다. 화재 가열실험 후 상온상태로 냉각된 RC 슬래브의 극한하중을 평가하기 위하여 3점 휨실험을 수행하였다. 실험결과, PP섬유가 혼입되지 않은 RC 슬래브는 PP섬유가 혼입된 실험체와 비교해 약 32.5% 정도 극한하중이 감소하는 결과를 보였다. 또한, PP섬유가 혼입된 반단면 프리캐스트 패널을 갖는 RC 슬래브의 극한하중은 PP섬유가 혼입된 전두께 RC 슬래브보다 큰 수준을 보였다. 이상의 결과에서 PP섬유의 혼입과 반단면 프리캐스트 패널 적용시 화재에 대한 저항능력이 향상됨을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.827-832
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• 2008

본 연구에서는 고강도콘크리트의 내화성능 향상을 위해 사용하고 있는 폴리프로필렌섬유와 강섬유 혼입에 따른 설계 강도 60 MPa급 고강도콘크리트 기둥의 내화특성을 평가하였다. 고강도 기둥 콘크리트 공시체의 내화특성 평가를 위하여 ISO-834 가열 곡선을 적용하여 내화실험을 실시하였다. 실험결과 섬유보강재를 혼입하지 않은 경우 폭렬이 심하게 발생하였으며 내부온도도 높게 나타났다. 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 고강도콘크리트 기둥 부재의 경우 폭렬이 발생하지 않았으며 내부온도도 섬유보강재를 혼입하지 않은 경우보다 낮게 나타났으나 내부온도 증가에 있어서는 편차가 심해 내부온도 저하에는 큰 효과가 없는 것으로 나타났다. 폴리프로필렌섬유와 강섬유를 혼입한 기둥 공시체의 경우 폭렬이 발생하지 않았으며 가장 낮은 내부온도를 나타내 우수한 내화성능을 나타냈다.

• 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.

• 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.