A Study on Fire Resistance and Spalling of HPC Beam with Fiber-Cocktail in ISO Fire under Loading Condition

표준화재 재하조건하에서 Fiber Cocktail 을 혼입한 고강도 콘크리트 보의 폭렬특성 및 내화성능에 관한 연구

A Study on Fire Resistance and Spalling of HPC Beam with Fiber-Cocktail in ISO Fire under Loading Condition

조경숙·김흥열

^†

·김형준

Kyung-Suk Cho · Heung-Youl Kim

^†

· Hyung-Jun Kim

한국건설기술연구원

(2009. 11. 18.

접수

/2009. 12. 11.

채택

)

요 약

본연구는고강도콘크리트의폭렬발생을제어하기 위하여폭렬 저감재를혼입함에따른폭렬저감 효과를살펴보고콘크리트보부재의고온가열시의열적특성을평가하기위하여실시하였다

.

이에고강 도콘크리트

40~60MPa

^{를폭렬저감재를 혼입하여부재를제작하였으며}

, KS F 2257

^의

ISO

^표준화재

재하조건에서의내화성능을살펴보았다

.

^{실험결과폭렬저감재를혼입하지않은}

40MPa

^은

180

^분

, 50MPa 174

분

, 60MPa 152

분으로

50, 60MPa

보는기준에서정하는

3

시간내화성능에

6~28

분부족한것으로나 타났다

.

그러나폭렬저감재를혼입한

50, 60MPa

보는모두법에서정하는내화성능시간인

180

분을 만족하였다

.

폭렬저감재를혼입하지않은

50, 60MPa

의콘크리트보는화재에노출된모든면에서폭렬 이발생되었으나폭렬저감재를혼입한

50, 60MPa

^{보에서는표면탈락및폭렬은거의발생되지않았다}

.

따라서콘크리트의폭렬방지를위해혼입한

PP

^{섬유는폭렬방지효과를나타내고있으나}

60MPa

^표면

이일부탈락된것으로보아표면탈락방지를위해혼입한강섬유는

60MPa

이상의강도에서는크게

효과가나타나지않았다

.

ABSTRACT

In an attempt to control the spalling in high strength concrete, spalling reducer was mixed to identify the effect and thermal characteristics of concrete beam member at high temperature. The member was manufactured in such as way of adding 40~60MPa of high strength concrete into spalling reducer, and then fire resistance performance were monitored under the ISO standard fire load condition in accor- dance with KS F 2257. As a result of test, fore rate performance of 40MPa beam without spalling reducer was 180minutes, 50MPa was 174minutes and 60MPa was 152minutes, indicating that 50MPa and 60MPa beam appeared 6~28minutes short to become a 3-hour rate. However, 50 and 60MPa beam mixed with spalling reducer appeared to have satisfied the requirements for 180minutes. A spalling was occurred in surface of 50 and 60MPa beam mixed without spalling reducer, while no spalling or surface failure was occurred with 50 and 60MPa beam mixed with spalling reducer. Thus polypropylene fiber mixed with the concrete proved to be effective, but viewing that the surface of 60MPa was peeled off partially, the steel fiber mixed appeared not to be effective for the beam more than 60MPa.

Key words :

Fiber-cocktail, Heat transfer, HPC beam, Fire performance, ISO fire scenario

1. 서 론

21

세기 들어 건축은 초고층 열풍에 휩싸였다

.

현재

전세계적으로건설중인초고층구조물은

100

층이상

이약

20

여곳에이른다

.

국내의경우도

151

층의인천 타워와

123

층의롯데슈퍼타워를시작으로초고층구조 물의 대열에 들어서고있다

.

이러한 초고층 건축물의 출현으로 이를 구조적으로 해결하기 위해 압축강도

100MPa

이상의고강도콘크리트의개발은필연적이며

이에 따라 고강도 콘크리트의 화재로 인한 구조물의

†

E-mail: [email protected]

안전성능을 예측·평가할 수있는 기술 개발이 필요 한실정이다

.

^{고강도 콘크리트의경우}

,

^{낮은물시멘트}

비

,

단면크기의 감소에 따른 콘크리트내부의 공극압 상승및박리에 의한철근노출등으로 인해화재시 보통강도콘크리트에 비해콘크리트구조체의 급격한 성능저하를 발생시킬수있는가능성이더큰것으로 알려져 있다

.

2. 연구범위

본연구는화재 시고강도콘크리트의취약점인폭 렬을 제어하기 위해 폭렬 제어 방법 중 하나인 폭렬 저감재

(Fiber-Cocktail)

를혼입함으로그에따른폭렬저

감 효과를 살펴보기위하여

40, 50, 60MPa

의 고강도

콘크리트의온도별콘크리트재료의역학적특성을도 출하였으며

, KS F 2257-1, 6

의표준화재재하조건하에 서콘크리트보부재의고온가열시의폭렬 성상과변 위측정을 통하여폭렬 저감재의 혼입에의한 구조물 의내화성능이 얼마나 효과적으로개선되는지를 살펴 보고자 한다

.

3. 고강도 콘크리트 재료 특성 시험

고강도 콘크리트 구조부재가 고온에 노출될 때

,

폭 렬에 의한콘크리트탈락은단면 결손이발생하게되 며

,

이로인해콘크리트내부철근이화재에직접적으 로노출됨으로써 콘크리트부재는 구조적 내화성능상 의결함으로인해구조기능을상실할수있다

.

^4,5)따라 서고강도콘크리트구조부재를활용하기위해서는화 재시폭렬을 제어할수있는내화설계기술의 개발이 요구된다

.

그러므로 고강도 콘크리트의 폭렬영향성을

분석하기위하여기존선진국의폭렬관련실험논문^11-15)

과 폭렬영향요인및 제어방안에대한

Case Study

²⁰⁾를 선행연구로진행하였으며

,

이를통해폭렬저감 방안을 선정하였다

.

이에

PP

섬유를통한폭렬제어와강섬유를 통한 균열및탈락방지가가능한 폭렬저감재를적용 하여재료및부재시험을실시하였다

.

3.1배합인자와요인및배합계획설정

고강도콘크리트를대상으로고온시콘크리트의열

적특성분석을위해

40~60MPa

^{대의상온압축강도를}

발현할수있도록예비실험을통하여배합계획을수립 하였다

.

다음

<Table 1>

은본연구의 배합인자및수 준을나타낸것이며

, <Table 2>

는배합표를나타낸것

이다

.

^{시험체는폭렬저감재를혼입하지않은}

I, II, IV

시험체와

,

^{폭렬저감재를혼입한}

III, V

^을각각

40, 50,

60MPa

로제작하여시험을 실시하였다

.

본실험에사용된시멘트는

KS L 5201

^에규정된

H

사영월산 제품인보통포틀랜드시멘트

1

급중고강도 용으로서 물리적성질은다음

<Table 3>

^과같다

.

고강도콘크리트제조를위해사용된혼화제중고성 능감수제는폴리카본산계로서국내

S

사의제품을 사 용하였으며

,

비중이

1.06

의제품을사용하였다

.

골재는 화재시콘크리트의열적 특성에영향을 미치는 중요 Table 1.

Factor and Class in Concrete Mixture

Water (kg/cm

³

) w/c

(%) PP

(kg/cm

³

) SF (vol.%) s/a

(%)

Factor 163 35

27.5 30

0.5 0 0

0.5 47

45

Class 1 3 2 2 2

Table 2.

Mixture Proportion of Concrete Specimen w/c (%) s/a

(%) Fiber PP (kg/cm

³

)

Steel Fiber (vol.%)

Mixed Ratio (kg/cm

³

) w c AD (%)

I-25-40 35 47 0 0 163 466 1.4

II-25-50 30 45 0 0 163 544 1.4

III-25-50 45 0.5 0.5 163 544 1.4

IV-20-60 27.5 45 0 0 163 593 1.5

V-20-60 45 0.5 0.5 163 593 1.5

Table 3.

Material Property of Portland Cement Specific

Surface (cm Area

²

/g)

Setting Compressive Strength

(kgf/cm

²

) Specific Gravity Initial

(min) Final

(min) 3day 7day 28day

3,530 220 410 224 336 452 3.15

Table 4.

Material Property of Aggregate

Aggregate Fine Course Aggregate

20 25

S/A 2.67 - -

Density (g/cm

³

) 2.61 2.70 2.72

Absorption (%) 1.02 0.64 0.61

Unit weight (kg/L) 1.573 1.581 1.592

한 인자이다

.

본 실험에서 사용된 쇄석골재는 일반적 인레드믹스트 콘크리트에서 사용되고 있는화강암을 사용하였다

.

잔골재는인천산세척해사를사용하였으 며물리적인성질은

<Table 4>

^와같다

.

고강도콘크리트의폭렬저감을위한방안으로사용 된

Polypropylene Fiber

^와

Steel Fiber

^의특성은

<Table 5>

와같다

.

3.2 고강도콘크리트재료특성시험결과

배합계획에 따라 배합을 실시한 결과

,

고강도 콘크 리트의슬럼프및압축강도시험결과는다음

<Table 6>

과 같이 나타났으며

,

이를 토대로 보부재실험을 위한

data

로활용하였다

.

3.2.1

역학적 특성결과

콘크리트의고온가열시열적특성을살펴보기위하 여 압축강도 저감계수

,

탄성계수저감계수 및 변형을 살펴보았다

.

(1)

압축강도저감계수

고온시압축강도는 콘크리트 내부온도가증가함에 따라상온에서

100

^o

C

까지는급격히떨어지나

200

^o

C

에 서는 다시 상승하여

400

^o

C

까지 안정화되며

400

^o

C

이 후로는 압축강도가 감소하는 것으로 나타났다

.

이는

100

^o

C

까지는골재와시멘트의천이대에존재하는미세

균열로 인해초기강도는 저하하나이후콘크리트구

성인자의 열팽창으로 미세공극을채움으로인해 강도 가다소상승하고안정국면을보이는것으로판단된다

.

또한폭렬 저감재를혼입한 경우혼입하지않은 시험 체에비하여 압축강도저감계수가 작은것으로 나타 났다

.

^{따라서폭렬저감재를혼입함으로인한폭렬저}

감및탈락방지효과를 기대할것으로판단된다

.

(2)

^{탄성계수 저감계수}

탄성계수저감계수는압축강도와 동일한양상을 타 나내고 있어 상온에서

100

^o

C

까지는 급격히 떨어지나

200

^o

C

에서는 다시 상승하여

400

^o

C

까지 안정화되며

400

^o

C

이후로는탄성계수가계속적으로감소하는것으 로 나타났다

.

또한 폭렬 저감재를 혼입한 경우

,

하지 않은시험체에비하여 탄성계수저감계수가 작은것 으로나타났다

.

(3)

^변형

고강도 콘크리트의 변형을 살펴본 결과 상온에 비 해

100

^o

C

에서의 변형이 다소 상승하다가

200

^o

C

에서

변형량이 감소하며다시

300~500

^o

C

까지는 상온과 비

슷한수준을보이고있다

.

이는고온으로인한콘크리 트구성부재의열팽창에의해변형이 다소감쇄된 것 Table 5.

Material Property of Fiber-cocktail

Material D (mm) L (mm) W

(g) Specific Gravity

Melting Point

(

^o

C)

Ignition Point

(

^o

C) Steel

Fiber 0.9 60 0.36 - - -

Fiber PP - 20 - 0.9 160 590

Table 6.

Result of Compressive Strength Specimen PP

Fiber (kg/cm

³

)

Steel Fiber (vol%)

Slump (cm)

Compressive Strength

(MPa)

I-25-40 0 0 23.0 44.6

II-25-50 0 0 23.5 51.4

III-25-50 0.5 0.5 23.0 60.6

IV-20-60 0 0 24.0 58.6

V-20-60 0.5 0.5 22.5 64.8

Figure 1.

Reduction factor of compressive strength in concrete.

Figure 2.

Reduction factor of elastic modulus in concrete.

으로 판단된다

.

^{또한폭렬 저감재를 혼입한 시험체의}

경우혼입하지 않은시험체에비하여다소 큰것으로 나타났다

.

4. 고강도 콘크리트 보의 실증화재실험

고강도 콘크리트실물 화재실험수행을 위하여

KS

F 2257-1, 6

에따라보에대한고온시고강도 콘크리

트 구조부재의 열적 특성 파악을 위하여 단면치수

260 × 480mm,

철근에대한피복두께

40mm

인폭렬저

감재를 혼입하지않은 압축강도

40, 50, 60MPa

^구조

부재와 폴리프로필렌섬유를 체적대비

0.5kg/cm

²

,

강섬 유를

0.5vol%

를혼입한 압축강도

50, 60MPa

구조부 재를대상으로시험을실시하였다

.

고강도콘크리트재하시험체는

Figure 4

와같다

.

내화성능평가는

KS F 2257-1, 6

의재하실험에서의 재하성능평가를 통하여 평가하였으며 다음

Table 8

^은

보의내화성능평가기준을나타낸 것이다

.

국내내화성능평가기준을준용하여본실험에적용 한보의재하성능기준은허용변형량

151mm, L/30

이 후에의 성능기준을 제시하는 허용변형속도는

5.1mm/

min

으로다음

<Table 9>

와같이제시할수있다

.

4.1 40MPa콘크리트보

폭렬저감재를혼입하지않은

40MPa

콘크리트는가

열시간

5~10

^{분 만에 미비하지만 콘크리트표면의 탈}

락과 함께 폭렬이 발생되었으며

,

이후 폭렬의 현상은 Figure 3.

Deformation of concrete.

Table 7.

Summary of Experiment (mm) Size

Thickness of Cover (mm)

Compressive Strength

(MPa)

Load (ton) Fiber Cocktail

260 × 480 ×

5000 40

40 22.03

×

50 21.04

^○

×

60 21.04

^○

× Table 8.

Evaluation Standard for Fire Resistance of Beam Load Beam Limit of

Deformation Temp. Ave.

(

^o

C) Temp. Max

(

^o

C) Reference

○

Bearing Beam

D = L

²

/400d

(mm) - - KS F 2257-6 KS F 2257-1 dD/dt = L

²

/

9000d (mm/min)

×

Non- bearing

Beam - 538 649 KS F 2257-6

Figure 4.

Section of beam specimen.

Table 9.

Deformation and Deformation Rate of Beam According to the Evaluation Standard

Class (MPa) Span

(L)

Deformation (D = L

²

/400d

(mm))

Deformation Rate dD/dt = L

²

/9000d

(mm/min)

(mm) L/30 40, 50,

60 4700 151 5.1 156.7

나타나지 않았다

.

^{폭렬은 콘크리트 좌우 측면에서발}

생되었으며

,

폭렬의폭은

600~800mm,

높이는

30mm

의 범위에서발생되었다

.

^{폭렬최대 깊이는}

39.3mm

^이며

,

평균폭렬깊이는

18.8mm

로나타나철근의노출은발

생되지 않았다

.

또한가열시작

20

분부터 콘크리트표 면에서 수증기가발생되었다

.

변형량은시험이종료된

180

^분에

61.7mm

^로나타났

으며

,

변형률또한시험이종료된

180

분에

1.2mm/min

을나타내 내화성능

3

^{시간을 만족하는것으로 나타났}

다

.

시험체가가열이종료된

180

분에서의콘크리트평 균 온도는

302

^o

C

를 나타냈으며

,

최고온도는

699

^o

C

를 나타내고있다

.

4.2 50MPa콘크리트보

4.2.1 Fiber cocktail

^미혼입

폭렬저감재를혼입하지않은

50MPa

콘크리트는가

열시작

5

분만에골재의파열을시작으로폭렬이발생 되기 시작하였으며

,

이러한 현상은

25

분동안 지속되 어부분적으로철근이노출되기시작하였다

.

폭렬은콘

크리트 좌우 측면 및하부면 모두에서 발생되었으며

,

폭렬의 범위는시험체 전범위에걸쳐 모두발생되었 다

.

폭렬최대 깊이는

47.9mm

이며

,

평균폭렬깊이는

36mm

^{로나타났다}

.

^{또한 가열시작}

23

^{분부터 콘크리트}

표면에서 수증기가발생되었다

.

변형량은

175

분에

119.2mm

을 나타내 허용 변형량

115mm

를초과하였으며

,

변형률은

174

분에

5.4mm/min

을나타내허용변형률

5.1mm/min

을초과하는것으로

나타났다

.

허용 변형량과허용 변형률 모두를 초과하

는시점이

175

^분으로서

50MPa

^{콘크리트보시험체의}

내화성능 시간은

174

분으로 나타났다

.

국토부 고시

2008-334

호의

“

고강도 콘크리트 기둥·보의내화성능

관리기준

”

및국토부고시

2008-154 “

내화구조의인정

및관리기준

”

제

3

조성능 기준별표

1)

에따르면 설 계기준강도

50MPa

이상의 콘크리트는

12

층

, 55m

이 상의건축물에적용할 경우

3

시간의내화성능을 확보

하도록규정하고있다

.

그러나

50MPa

콘크리트 보시

험체는

40MPa

콘크리트보시험체와는달리기준에서

요구하는내화성능시간을만족하지못하는것으로나 타났다

.

구조적 안전성이 확보되는

174

분까지의 콘크 리트 평균 온도는

430

^o

C

를 나타냈으며

,

최고온도는

774.8

^o

C

를나타내고있다

. 4.2.2 Fiber Cocktail

혼입

폭렬저감재를혼입한

50MPa

콘크리트는시험중폭

렬현상은 발생되지 않았으며

,

표면탈락 또한 발생되 지않았으나시험체의상부에 균열이발생되었다

.

변형 량은

180

분에

48.5mm

을 나타내 허용 변형량

115mm

를 만족하였으며

,

변형률은

180

분에

0.7mm/min

를 나

타내허용변형률

5.1mm/min

을만족하는것으로나타

Figure 5.

Spalling of 40MPa without fiber-cocktail.

Figure 6.

Spalling of 50MPa without fiber-cocktail.

Figure 7.

Spalling of 50MPa with fiber-cocktail.

났다

. 180

분까지허용변형량과허용변형률모두를만

족하고 있어폭렬저감재를혼입한

50MPa

^보의내화

성능시간은

180

분으로나타났다

.

또한요구하는내화 성능시간을 만족하는것으로 나타났다

.

구조적안전성이확보되는

184

분까지의콘크리트평 균 온도는

317

^o

C

를 나타냈으며

,

최고온도는

590

^o

C

를 나타내고있다

.

4.3 60MPa콘크리트보

4.3.1 Fiber Cocktail

^미혼입

가열시작

8

분만에보하부에서골재의파열을시작 으로폭렬이발생되기시작하였으며

, 10

분에는콘크리 트탈락

,

폭렬등이복합적으로 발생되었으며

,

급격한 수분의 분출에 따른물 흘러내림 현상도 발생하였다

.

14

분에는 측면에서콘크리트 탈락

,

골재의 파열을 동

반한 폭렬 등이발생되었으며

,

이러한 현상은

28

분까 지지속되어측면의철근이 거의모두노출되었다

.

또

한 폭렬 현상은 굉음과 더불어

40, 50MPa

콘크리트

보에서 볼수없었던 심각한수준으로진행되었다

.

폭 렬은 콘크리트 좌우측면및하부면 모두에서발생되 었으며

,

폭렬의범위는시험체전범위에걸쳐모두발 생되었다

.

폭렬 최대깊이는

63.47mm

이며

,

평균폭렬 깊이는

49.95mm

로나타났다

.

변형량은

152

분에

115.2mm

을 나타내 허용 변형량

115mm

를초과하였으며

,

변형률은

152

분에

7.1mm/min

를나타내허용변형률

5.1mm/min

를초과하는것으로

나타났다

.

허용 변형량과허용 변형률 모두를 초과하

는시점이

152

분으로서

60MPa

콘크리트보시험체의

내화성능 시간은

152

분으로 나타났다

.

그러나

12

층

, 55m

이상의 건축물에적용시

3

시간의 내화성능을확

보하여야 하나

, 60MPa

콘크리트 보시험체는 기준에

서 요구하는 내화성능 시간을 만족하지 못하는 것은

물론

40, 50MPa

콘크리트보시험체와비교하여가장

낮은내화성능을나타내고있다

.

구조적안전성이확보되는

152

분까지의콘크리트평 균 온도는

471

^o

C

를 나타냈으며

,

최고온도는

875

^o

C

를 나타내고 있다

.

4.3.2 Fiber Cocktail

혼입

가열시작

10

^{분에는수증기발생과더불어급격한수}

분의 분출에 따른 물 흘러내림 현상도 발생하였지만 폭렬은나타나지않았다

. 30

^{분에는 시험체의하단부에}

20mm

정도의폭렬이 두군데에서 발생하였지만 기타

시험체의 구조적 안전성에영향을미칠수있는 폭렬 은발생되지 않았다

.

또한폭렬현상은굉음과심각한

수준으로진행되는폭렬저감재미혼입

60MPa

와는크

게차이를보이고있다

.

시험체의균열은폭렬저감재를혼입한

50MPa

와같

이시험체 상부에 나타났으며

,

시험체 하부 중앙에도 균열이발생되었다

.

폭렬최대깊이와평균폭렬깊이 는

20mm

로나타났다

.

변형량은

172

분에

116.2mm

을 나타내 허용 변형량

115mm

를 초과하였지만 변형률은

180

분까지

0.1mm/

min

를나타내 허용변형률

5.1mm/min

를초과하는않

았다

. 180

분까지허용변형량과허용변형률모두를초

과하는 않았기 때문에 폭렬 저감재를 혼입한

60MPa

콘크리트 보시험체의내화성능시간은

180

분으로 나 타났다

.

폭렬저감재를혼입한

60MPa

콘크리트보시험체는

내화성능기준에서요구하는내화성능시간을만족하 는것으로나타났다

.

구조적 안전성이확보되는

180

분의 콘크리트 평균 온도는

402

^o

C

를나타냈으며

,

최고온도는

687

^o

C

를나타 내고있다

.

Figure 8.

Spalling of 60MPa without fiber-cocktail.

Figure 9.

Spalling of 60MPa with fiber-cocktail.

4.4 Fiber-Cocktail혼입에대한폭렬및내화성능분석

4.4.1

^폭렬특성

본연구에서관찰된폭렬 저감재미혼입 고강도콘 크리트의폭렬은 국내 표준시방서에서고강도 콘크리

트로간주하고있는압축강도

40MPa

콘크리트보에서

도 발생되었지만 구조부재의 화재안전성을 손상시킬 정도의 수준이아니며

,

고강도콘크리트의화재시구

조적안전성에심각한영향을줄수있는폭렬은

50MPa

콘크리트보에서부터나타나고 있다

. 50, 60MPa

콘크 리트 보는화재에노출된 모든면에서 폭렬이 발생되 고있으며

,

폭렬은콘크리트탈락및골재의파열을동 반하여 동시에발생되고있다

.

특히

60MPa

콘크리트보의경우는 평균폭렬깊이

가

49.95mm

로서 콘크리트 피복두께

40mm

를 초과함

으로서 거의모든철근이 노출될 정도로심각한 영향 을 미치고 있으며

,

철근의 노출은 궁극적으로 철근이 부담하는 인장력의 저하를 초래함으로서 구조부재의 붕괴로이어질수있다

.

또한모든부재에서폭렬은초

기

5~25

분동안 콘크리트 표면에서 집중적으로 발생

하고있는것으로나타났다

.

그러나폭렬저감재를혼

입한

50, 60MPa

보에서는표면탈락은 발생되지않고

폭렬 또한거의발생되지않고하중재하에 따른균열

만이 시험체 상부와 하부에 나타나고있으며

, 60MPa

에서

20mm

정도의미비한폭렬현상이나타나고있다

.

따라서폭렬저감재의혼입유무에따라폭렬현상의차 이가 크게나타나고있다

.

특히 폭렬저감재 중 강섬 유는 콘크리트의 표면탈락 방지에 많은 효과가 있는 것으로보이며

,

폴리프로필렌섬유는 폭렬방지에 효과 가큰것으로 나타났다

.

4.4.2

^{변형에따른구조적 안전성}

시험결과

,

폭렬 저감재를혼입하지 않은

40MPa

콘

크리트보는구조적붕괴가발생되는변형에도달되지 않아기준에서정하는

180

분의화재안전성을확보하고

있으며

, 50MPa

콘크리트 또한

174

분에 도달해 법적

내화성능을만족하지못하는것으로 나타났다

.

또한

60MPa

^{의경우에는변형이급격히증가하여}

153

분부터는 화재시구조적 붕괴가발생되는변형에 도 달함으로서

30

여분정도법에서정하는내화성능시간 을확보하지 못하는것으로나타났다

.

그러나폭렬저

감재를혼입한

50, 60MPa

콘크리트보는모두법에서

정하는내화성능시간인

180

분을 만족하는것으로 나 타났다

.

Figure 10.

Spalling depth of concrete.

Table 8.

Result of Fire Resistance in Concrete Beam

Over time of Deformation Rate Over Time of Deformation Time of Fire Resistance

(min)

Temp.

Name Time

(min) Deformation

Rate (mm/min) Time

(min) Deformation

(mm) Ave Max

40MPa > 180 1.2 > 180 61.7 > 180 302 699

50MPa

^×

174 5.4 175 119.2 174 430 774

○

180 0.7 180 48.5 180 317 590

60MPa

^×

153 7.1 152 115.2 152 471 875

○

180 0.1 172 116.2 180 402 687

Figure 11.

Deformation according to temperature and

strength.

5. 결 론

본연구에서는콘크리트재료및부재실험을 통하 여폭렬저감재의혼입유·무에따른콘크리트보의 폭렬효과를고찰하였으며

,

국내기준에따른콘크리트 보의내화성능을살펴보았으며본연구를통해도출된 결과는 다음과같다

.

(1)

^{폭렬저감재를혼입하지않은}

50, 60MPa

^의콘크

리트 보는화재에노출된 모든면에서 폭렬이 발생되

었으나폭렬저감재를혼입한

50, 60MPa

^{보에서는표}

면탈락 및폭렬은 거의발생되지않았다

.

(2)

폭렬 저감재를혼입하지않은

40MPa

보는

180

분

, 50MPa

은

174

분

, 60MPa

은

153

분으로

50, 60MPa

보는법에서 정하는

3

시간내화성능에

6~27

분부족한 것으로 나타났다

.

그러나 폭렬 저감재를 혼입한

50,

60MPa

보는모두기준에서 정하는 내화성능 시간인

180

분을만족하는것으로나타났다

.

(3)

폭렬저감재의 사용으로 폭렬이 주로 발생되는

200

^o

C

이하에서용융점

(160

^o

C)

이낮은폴리프로필렌섬 유로의용융으로인해발생된미세공극으로수증기가 외부로방출되어 공극압력이저하되고

,

동시에 강섬유 의혼입은물질간의부착응력이증대되어폭렬로인한 단면손실을방지하는효과가나타난것으로판단된다

.

감사의 글

이논문은 연구과제로수행하고있는한국건설기술 연구원의국가

R&D

사업인

“CFT

구조의 내화성능평 가 및 표준화 추진기술개발

(3

차년도

)”

과제와 관련한 연구에 의해수행되었으며

,

이에감사드립니다

.

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