[논문]고온 가열에 따른 섬유혼입 고강도 콘크리트의 강도특성 변화

김상식; 김성수

doi:10.5345/jkic.2008.8.5.053

고온 가열에 따른 섬유혼입 고강도 콘크리트의 강도특성 변화
Strength Properties of the Fiber Mixed High Strength Concrete at Elevated Temperature 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.8 no.5 = no.31, 2008년, pp.53 - 58

김상식 (청주대 대학원, (주)정일구조기술사사무소) , 김성수 (청주대학교 건축공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study is to investigate experimentally residual strength properties of the high strength concrete containing the hybrid of nylon and polypropylene fiber at elevated temperature. Test results showed that specimens heated up to $300^{\circ}C$ exhibited similar strength properties to the one at room temperature. This result is significantly different from previous studies. but specimens heated over $400^{\circ}C$ showed dramatic decrease indicating similar tendency. For the residual strength properties, one at $300^{\circ}C$ even increased 10%, which is also different from previous studies, but it significantly decreased in $400^{\circ}C$ as widely expected. Melted pores by organic fibers in concrete specimens was observed with FE-SEM. For the density of concrete in elevated temperature, internal system in $200^{\circ}C$ had even denser than in $20^{\circ}C$, but was collapsed in $400^{\circ}C$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그러므로 본 연구에서는 국내에서 사용되는 일반적인 재료 조건에 NY과 PP 섬유를 하이브리드한 80 MPa급 고강도 콘크리트에 대하여 각 온도 단계별로 공시체를 가열한 다음 자연 상태로 냉각 시킨 후 압축조건의 응력-변형 관계로 탄성계수 및 압축강도를 측정, 기존 연구 결과와 비교분석 함으로써 실구조물 화재 시 구조체의 보다 정확한 잔존내력 평가에 기여하고자 한다.
본 연구에서는 하이브리드 섬유(NY+PP) 혼입에 의해 폭렬이 방지된 고강도 콘크리트의 고온 가열에 따른 역학적 특성 변화에 대해 분석 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
나타낸 그래프이다. 이 연구에서는 골재의 종류 조합변화에 따른 특성에 대해 검토하였는데, 육사, 경질사암 및 석회암 등의 순으로 잔존강도를 발현하고 있고, 그래프 내에 검정 원이 본 실험의 결과로써 육사나 경질사암을 사용한 경우와 거의 유사한 결과를 나타내고 있다.

제안 방법

7℃/min.로 목표 온도에 도달 한 다음 2시간 동안 가열온도를 유지한 후 자연 냉각시킨 다음 탄성계수와 압축강도 측정을 위하여 응력-변형도 곡선을 사진 2와 같이 UTM에 내장된 로드셀과 LVDT를이용하여 측정하였다.
실험 사항으로, 굳지 않은 콘크리트에서는 슬럼프플로우, 공기량 및 단위용적질량을 측정하였고, 경화 콘크리트에서는 28 일 재령에서의 압축강도와 가열온도 변화에 따른 잔존 압축강도를 측정하는 것으로 하였다.
먼저, 공 시체 내부 온도 측정위치로서 중심인 표면에서 50 mm되는 부분 및 중심과 표면의 중간 지점인 표면에서 25 mm부분의 온도 차이는 실측결과 거의 차이가 없는 것으로 나타났고, 2시간 동안 가열을 지속한 후에는 시험체 중심까지 모두 목표 온도에 이르는 것으로 측정되었다. 이에 따라 각 가열온도에서 시험체는 그 중심까지 모두 목표한 온도로 열화를 받는 것으로 판단하여 역학적 특성 실험을 진행하였다.
콘크리트 가열시험은 재령 28일에 $100X200 mm 원주형 공시체대해 사진 1과 같은 전기로 내에서 공시체의 중앙 중심 위치(표면에서 50 mm) 및 중심과 표면의 증간위치(표면에서 25 mm)sp K-Type 열전대를 설치하여 온도도 측정하면서 그림 1과 같이 건축물 화재시의 온도를 고려하여 100~1000℃까지 100℃간격으로 설정하여 가열한 다음 강도시험 허였다. 이때 가열속도는 6.

대상 데이터

골재는 충북 조치원산의 부순 굵은골재 및 잔골재를 사용하였는데, 단, 잔골재의 경우는 부순 잔골재 및 강모래를 6:4의 비율로 혼합한 혼합골재로서, 그 물리적 성질은 표 4와 같다. 혼화재료로써 플라이애시는 국내 H사산, 실리카 퓸은 노르웨이산, 고성능 감수제와 AE제는 국내 E사의 폴리 칼본산계 및 음이온계를 각각 사용하였는데, 그 물리적 성질은 표 5~7과 같다.
또한 PP 및 NY 섬유는 국내산 S사 제품을 사용하였고, 그 물리적 성질은 표 8과 같다.
본 실험에 사용한 재료로서 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드 시멘트(이하 0PC)를 사용하였고, 그 물리적 성질은 표 3과 같다. 골재는 충북 조치원산의 부순 굵은골재 및 잔골재를 사용하였는데, 단, 잔골재의 경우는 부순 잔골재 및 강모래를 6:4의 비율로 혼합한 혼합골재로서, 그 물리적 성질은 표 4와 같다.
골재는 충북 조치원산의 부순 굵은골재 및 잔골재를 사용하였는데, 단, 잔골재의 경우는 부순 잔골재 및 강모래를 6:4의 비율로 혼합한 혼합골재로서, 그 물리적 성질은 표 4와 같다. 혼화재료로써 플라이애시는 국내 H사산, 실리카 퓸은 노르웨이산, 고성능 감수제와 AE제는 국내 E사의 폴리 칼본산계 및 음이온계를 각각 사용하였는데, 그 물리적 성질은 표 5~7과 같다.

이론/모형

경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 $100X200 mm 인원 주형 공시 체로 KS F 2405규정에 의거 실시하였다. 콘크리트 가열시험은 재령 28일에 $100X200 mm 원주형 공시체대해 사진 1과 같은 전기로 내에서 공시체의 중앙 중심 위치(표면에서 50 mm) 및 중심과 표면의 증간위치(표면에서 25 mm)sp K-Type 열전대를 설치하여 온도도 측정하면서 그림 1과 같이 건축물 화재시의 온도를 고려하여 100~1000℃까지 100℃간격으로 설정하여 가열한 다음 강도시험 허였다.
본 연구의 실험방법으로 콘크리트의 혼합은 강제식 팬 타입 믹서를 사용하여 혼합하였고, 굳지않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프 플로우는 KS F 2594, 공기량 및 단위용적질량은 KS F 2421의 규정에 의거 실시하였다.

성능/효과

1) 고온가열 시험 후 탄성계수는 300℃까지는 201 상온 조건과 거의 차이가 없게 나타나 기존 연구자와 큰 차이를 나타내었고, 400℃이상은 급격히 저하하여 기존의 연구와 유사한 경향을 나타내었다.
2) 고온 가열 시험 후 잔존압축강도는 300℃의 경우 오히려 10%정도 증가하였고, 400E이상은 급격히 저하하여 기존 연구지와 유사한 경향이었다.
3) FE-SEM사진 촬영을 실시한 결과 강도가 증가하는 20(rc인 경우에는 20°c에 비해 내부 조직이 변함없이 치밀한 것으로 나타났으나, 400℃ 이상에서는 고온으로 인해 조직이 파괴되어가는 것을 관찰할 수 있었다.
3000배로 확대한 경우 좀 더 자세한 관찰을 할 수 있었는데, 먼저 200℃의 경우는 20℃와 비교하여 거의 유사하거나, 보다 밀실한 것 같은 모습을 나타내었고, 400℃ 의 경우는 판상으로 갈라지는 것을 볼 수 있었으며, 600℃ 에서 침상으로 분해된 결정질들이 보이다가 800℃에 이르러서는 침상과 동시에 그 보다 더 작은 가루가 눈에 띄었다. 이는 고온으로 인해 내부 조직이 파괴현상을 일으켜 강도가 크게 저하된 것으로 분석된다.
그림 5는 기존연구와의 탄성계수를 비교한 그래프로써, 본 연구의 경우는 NY+PP 하이브리드 섬유의 원활한 수증기 배출로 폭렬은 방지되면서, 오토클레이브 양생과 같은 고온조건에서 미수화 결합재가 수화반응을 일으켜 조직 치밀화에 의한 강도증진으로 인해 200, 300℃에서의 탄성계수 차이가 매우 크게 나타났고, 그 이상의 가열온도에서는 공통적으로 탄성계수가 급격히 저하하는 것으로 분석된다.
먼저 유동특성으로, 플레인 콘크리트는 목표 슬럼프플로우 600+100 mm를 만족하는 것으로 나타났고, 공기량은 목표 공기량인 3.0±1.0 %의 범위를 만족하였다.
나타낸 그래프이다. 먼저, 20C 에서 양생한 공시체의 강도는 89.9 MPa에 비하여, 가열온도 300℃까지는 점차 증가하여 약 100 MPa로 상온 강도의 110 %정도 발현되었다. 그러나 가열온도 400年이상에서는 압축강도가 급격히 저하하였는데, 600。。에 이르러서는 약 50 %의 잔존압축강도율을 나타냈고, 1000℃에 이르러서는 약 10 MPa로 10 %정도 밖에 발휘되지 않는 낮은 강도 특성을 나타내어 고온에 노출된 콘크리트의 경우 강도 저하가 심각한 것을 알 수 있었다.
먼저, 50배로 촬영하였을 때에는 400笆로 가열한 시편까지 크게 구별되는 것이 없다가 60CFC 의 경우 약간의 균열이 보이고 800℃에 이르러서는 눈에 띄는 큰 균열을 확인할 수 있었다. 3000배로 확대한 경우 좀 더 자세한 관찰을 할 수 있었는데, 먼저 200℃의 경우는 20℃와 비교하여 거의 유사하거나, 보다 밀실한 것 같은 모습을 나타내었고, 400℃ 의 경우는 판상으로 갈라지는 것을 볼 수 있었으며, 600℃ 에서 침상으로 분해된 결정질들이 보이다가 800℃에 이르러서는 침상과 동시에 그 보다 더 작은 가루가 눈에 띄었다.
배수에 대하여만 나타낸 그래프이다. 먼저, 공 시체 내부 온도 측정위치로서 중심인 표면에서 50 mm되는 부분 및 중심과 표면의 중간 지점인 표면에서 25 mm부분의 온도 차이는 실측결과 거의 차이가 없는 것으로 나타났고, 2시간 동안 가열을 지속한 후에는 시험체 중심까지 모두 목표 온도에 이르는 것으로 측정되었다. 이에 따라 각 가열온도에서 시험체는 그 중심까지 모두 목표한 온도로 열화를 받는 것으로 판단하여 역학적 특성 실험을 진행하였다.
20。(?상온에서 양생한 시험체와 유사한 응력-변형도 곡선을 나타냈고, 최고 응력도는 오히려 20笆의 경우보다 약 8~10 % 높게 나타났다.

참고문헌 (14)

김현정, 최은규, 신영수, 이차돈, 권영진; 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 고강도 RC 및 SRC 압축부재의 온도분포, 대한건축학회 학술발표대회논문집, 제26권, 제1호, 2006
박찬규, 고온에서의 콘크리트 열적 특성의 변화, 콘크리트 학회지, 18권 6호, 2006

원문보기 상세보기
장기현, 배장춘, 김호림, 지석원, 양성환, 한천구; 나일론 및 폴리프로필렌섬유 복합혼입에 따른 고강도 콘크리트의 폭렬특성, 한국구조물진단학회 학술발표논문집, 제11권 1호, 2007
콘크리트 연구단, 인명보호를 위한 내화성 고성능 콘크리트의 개발 및 실용화(1-10), 2007년 연차실적보고서, 2007
화재와 콘크리트, 콘크리트학회지 특집기사, Vol. 14, No. 2, 2002
황인성, 화재 시 고성능 콘크리트의 폭렬에 미치는 재료 및 배합요인의 영향, 청주대학교 석사학위논문, 1999.12
C.G. Han, Y.S. Hwang, S.H Yang, N. Gowripalan, Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral confinement, Cement and Concrete Research, 35, 2005, pp.1747-1753

상세보기
Gai-Fei Peng, Wen-Wu Yang, Jie Zhao, Ye-Feng Liu, Song-Hua Bian, Li-Hong Zhao; Explosive spalling and residual mechanical properties of fiber-toughened high-performance concrete subjected to high temperatures, Cement & Concrete Research 36, 2006, pp.723-727

상세보기
Gary R. Consolazio, Michael C. McVay, Jeff W. Rish III, Measurement and prediction of pore pressures in saturated cement mortar sujected to radiant heating, ACI Materials Journal, Vol. 95, 1998, pp.525-536
Long T. Phan, High performance concrete at high temperature an overview, NIST report, 2002
NIST, Fire Performance of High-Strength Concrete: A Report of the State-of-the-Art, NIST, Dec., 1996
Pierre Kalifa, Gregoire Chene, Christophe Galle, High temperature behaviour of HPC with polypropylene fibres from spalling to microstructure, Cement and Concrete Research 31, 2001, pp.1487-1499

상세보기
一？賢一, 川口徹, 長尾覺博 ; 高溫加熱後の高强度コンクリ？トの力學的性質におよぼす骨材の影響, 日本建築學會大會學術講演梗槪集, 2002. 8
韓千求, 李建哲, 韓敏喆, 許榮善; 有機纖維を調合使用した高强度コンクリ一トの爆裂防止, 日本コンクリ一ト工學協會, vol. 29, No. 2, 2007

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증