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섬유혼입공법을 적용한 고강도콘크리트 기둥의 재하 내화시험
Fire Test of Fiber Cocktail Reinforced High Strength Concrete Columns with Loading 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.21 no.4, 2009년, pp.473 - 480  

염광수 (GS건설(주) 기술연구소 연구개발팀) ,  전현규 (GS건설(주) 기술연구소 연구개발팀) ,  김흥열 (한국건설기술연구원 화재및설비연구센터)

초록
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폴리프로필렌섬유와 강섬유를 혼입한 고강도콘크리트 기둥의 재하하중비에 따른 내화성능을 검증하기 위하 여 3기의 동일한 기둥시험체를 제작하여 각 시험체에 40%, 50%, 그리고 61%의 설계하중에 해당하는 고정압축하중을 재하한 후 ISO-834 표준내화곡선에 따라 180분간 내화시험을 실시하였다. 폭렬은 발생하지 않았으며, 표면부의 색은 분 홍색을 띤 회색으로 변했다. 시험체의 최대 연직방향 처짐은 1.5~2.2 mm로, 내화시험 중 화재로 인한 시험체의 강도손 실이 발생하지 않았으며, 설계하중의 61%이내에서 시험체의 내화성능은 영향을 받지 않았다. 깊이별 내부 콘크리트의 온도분포, 콘크리트 내부 수분 증발로 인한 온도상승이 변한 점 등 전반적으로 비재하 내화시험 결과와 매우 유사하였다. 180분 내화시험 후의 최종온도는 모서리철근이 491.4oC, 중앙철근이 329.0oC이며, 철근의 총 평균온도는 409.8oC이다. 전 반적인 온도분포의 경향은 비재하 내화시험과 매우 유사하였다. 모서리철근의 열에너지 유입량이 많기 때문에 중앙철 근과의 온도차(153.7oC)가 나타났으며, 가열 후 30~50분 사이에 온도상승추세가 변하였다. 이는 강섬유와 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 콘크리트의 온도구배가 낮고, 철근으로의 수분이동과 내부 수분의 막힘현상, 그리고 수분의 기화열 때문이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The 180 minutes fire test based on the standard curve of ISO-834 were conducted on three RC column specimens with different constant axial loading ratios to evaluate the fire performance of fiber cocktail (polypropylene+steel fiber) reinforced high strength concrete column. The columns were tested u...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구는 섬유혼입공법을 사용한 설계강도 80 MPa의 고강도콘크리트로 제작한 기등에 대한 재하하중별 내화실험을 실시하여 내화성능을 평가하기 위한 것으로, 폭렬발생유무, 콘크리트내의 온도구배 (temperature gradient) 와 온도분포, 종방향철근 중심부의 온도분포, 그리고 시간에 따른 구조물의 연직방향 처짐변화를 측정하였다.

가설 설정

  • 이러한 수분의 이동과 막힘현상으로 철근의 온도가 일시적으로 상승하지 못하는 현상이 일어나게 된다.20) 폴리프로필렌 섬유가 녹은 통로로 수증기가 빠져나가지 못하게 되면 내부공극압에 의해 폭렬이 발생해서 철근의 온도가 수분막힘현상과 기화열에도 불구하고 급격히 상승하게 된다.9)
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참고문헌 (21)

  1. Ali, F., “Is High Strength Concrete More Susceptible to Explosive Spalling than Normal Strength Concrete in Fire?,” Fire and Materials, Vol. 26, 2002, pp. 127-130 

  2. Nishida, A., Ymazaki, N., Inoue, H., Schneider, U., and Diederichs, U., “Study on the Properties of High-Strength Concrete with Short Polypropylene Fibre for Spalling Resistance,” Proceedings of International Conference on Concrete under Severe Conditions, CONSEC'95, Vol. 2, Sapporo, Japan, 1995, pp. 1141-50 

  3. Atkinson, T., “Polypropylene Fibers Control Explosive Spalling in High-Performance Concrete,” Concrete, Vol. 38, No. 10, 2004, pp. 69-70 

  4. Purkiss, J. A., “Steel Fibre Reinforced Concrete at Elevated Temperatures,” International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, Vol. 6, No. 3, 1984, pp. 179-184 

  5. Lie, T. T. and Kodur, V. K. R., “Thermal and Mechanical Properties of Steel-Fibre-Reinforced Concrete at Elevated Temperatures,” Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 23, 1996, pp. 511-517 

  6. Suhaendi, S. L. and Horiguchi, T., “Effect of Short Fibers on Residual Permeability and Mechanical Properties of Hybrid Fibre Reinforced High Strength Concrete after Heat Eposition,” Cement and Concrete Research, Vol. 36, 2006, pp. 1672-1678 

  7. 원종필, 장창일, 이상우, 김흥열, 김완영, “하이브리드 섬유보강 고강도콘크리트 기둥부재의 내화성능,” 콘크리트학회 논문집, 20권, 6호, 2008, pp. 827-832 

  8. 김흥열, 채한식, 전현규, 염광수, “Fiber Cocktail을 혼입한 고강도콘크리트의 고온시 압축강도 특성 및 모델 제시에 관한 실험적 연구,” 한국콘크리트학회 학술발표논문집, 2007, pp. 605-608 

  9. 염광수, 전현규, 김흥열, “섬유혼입공법을 적용한 고강도 콘크리트 기둥의 비재하 내화시험,” 콘크리트학회 논문집, 21권, 4호, 2009, pp. 465-471 

  10. Ali, F., Nadjai, A., Silcock, G., and Abu-Tair, A., “Outcomes of a Major Research on Fire Resistance of Concrete Columns,” Fire Safety Journal, Vol. 39, 2004, pp. 433-445 

  11. Kodur, A. K. R., Wang, T. C., and Cheng, F. P., “Predicting the Fire Resistance Behavior of High Strength Concrete Columns,” Cement & Concrete Composites, Vol. 26, 2004, pp. 141-153 

  12. 한국산업규격, “건축 부재의 내화시험방법-일반요구사항 KS F 2257-1,” 한국표준협회, 2005, 9 pp. 

  13. 한국산업규격, “건축 부재의 내화시험방법-기둥의 성능조건 KS F 2257-7,” 한국표준협회, 2006, 8 pp 

  14. Personal Communication with 豊田 康二, 日本建築總合試驗所, 2007 

  15. BSI, “Eurocode 2 Part 1.2 Design of concrete structures; General Rules-Structural Fire Design,” BSI, London, 2002, 102 pp 

  16. “BS8110: Structural Concrete; Use of concrete,” UK, 1997. 

  17. 국토해양부 고시, “고강도콘크리트 기둥·보의 내화성능 관리기준,” 제2008-334호, 2008, pp. 1-8 

  18. 한국콘크리트학회, “콘크리트구조설계 기준,” 한국콘크리트학회, 2003, pp. 121-122 

  19. 원종필, 장창일, 이상우, 김흥열, 김완영, “하이브리드 섬유보강 고강도콘크리트 기둥부재의 내화성능,” 콘크리트학회 논문집, 20권, 6호, 2008, pp. 827-832 

  20. Chung, J. H. and Consolazio, G. R, “Numerical Modeling of Transport Phenomena in Reinforced Concrete Exposed to Elevated Temperatures,” Cement and Concrete Research, Vol. 35, 2005, pp. 597-608 

  21. Concrete Center, Concrete and Fire, The Concrete Center, 2004, 4 pp 

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