[논문]화재진압시간에 따른 콘크리트의 염해저항성 평가

이준해; 박동천

[국내논문] 화재진압시간에 따른 콘크리트의 염해저항성 평가
Evaluation of Salt Damage Resistance of Concrete according to Fire Control Time 원문보기

이준해 (한국해양대학교 해양건축공학과) , 박동천 (한국해양대학교 해양건축공학과)

In the event of a fire, fire engines usually arrive within 15 minutes and become a fire suppressor. In this paper, an analytical model was established to evaluate the salt damage resistance of concrete according to fire suppression time, and the concentration of salt inside the concrete after fire was measured and the time to reach the critical concentration was assessed by how short.

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문제 정의

¹⁾또한 정밀검사를 시행한다 하여도 콘크리트와 철근의 강도 저하 및 중성화 깊이 측정 등 구조적인 안정성 평가에 집중되어있으며 염해에 관련된 평가는 취약하다. 본 연구에서는 지금까지 연구된 데이터를 바탕으로 화제시 고온 환경에서의 콘크리트 구조물의 온도분포와 고온으로 야기되는 열화인자 침투 저항성저하를 바탕으로 수치해석 모델을 구축하여 화제시 고온에 따른 내구성 수명 저하를 추정하였다. 이는 향후 화제후의 건축물 유지보수 전략과 염해내구성 평가에 기여할 것으로 기대된다.

제안 방법

2차원 한 방향 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 해석 수행결과를 기반으로 염화물 확산 이온 해석을 수행하였다. 해석에 사용된 변수는 유로코드와 Kodur의 온도별 열특성 모델식, 연구자 박동천의 온도별 확산계수 변화자료를 사용하였으며 정리하여 표1에 나타내었으며, 화재시 외기온도는 그림1의 유로코드의 ISO 온도 곡선으로 설정하여 해석을 수행하였다.
2차원 한 방향 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 해석 수행결과를 기반으로 염화물 확산 이온 해석을 수행하였다. 해석에 사용된 변수는 유로코드와 Kodur의 온도별 열특성 모델식, 연구자 박동천의 온도별 확산계수 변화자료를 사용하였으며 정리하여 표1에 나타내었으며, 화재시 외기온도는 그림1의 유로코드의 ISO 온도 곡선으로 설정하여 해석을 수행하였다.
열전달 해석을 수행한 후 수행결과를 바탕으로 염화물 확산 이온 해석을 수행하였으며 각 화제시간 경과시 시간에 따른 부재별 농도를 측정하고 피복두께를 고려한 철근의 위치 5cm 지점의 발청한계농도 1.2kg/m³에 도달하는 시간을 비교하였다.

성능/효과

빠르게 진압된 화재의 경우 화재발생 후 표면적으로는 벽과 천정의 콘크리트가 변색되는 정도이며, 구조적 손상도 부분적으로 머무르고 건물 자체는 화재 전의 상태로 잔존한기 때문에 화재후의 건축물은 대부분 간편한 보수에 의해서 재사용을 도모한다. ¹⁾또한 정밀검사를 시행한다 하여도 콘크리트와 철근의 강도 저하 및 중성화 깊이 측정 등 구조적인 안정성 평가에 집중되어있으며 염해에 관련된 평가는 취약하다. 본 연구에서는 지금까지 연구된 데이터를 바탕으로 화제시 고온 환경에서의 콘크리트 구조물의 온도분포와 고온으로 야기되는 열화인자 침투 저항성저하를 바탕으로 수치해석 모델을 구축하여 화제시 고온에 따른 내구성 수명 저하를 추정하였다.
1) 해석수행 결과 콘크리트 부재의 열전달과 그로 인한 확산계수의 손상은 물-시멘트비(강도) 조절을 통한 열적 특성의 영향에 비해 미비한 것으로 나타났다.
2) 해석수행 결과 확산계수는 온도 상승에 따라 증가하여 내구성이 저하되며 열전달에 따른 손상정도보다 최초의 w/c에 따라 결정된 확산계수가 건물의 수명에 크게 지배적인 것으로 나타났다.
3) 10분 이상 화제를 겪은 건물은 염해 내구성이 급격히 하락하며 화제후 염해내구성 유지와 보수가 필요할 것으로 사료된다.

후속연구

본 연구에서는 지금까지 연구된 데이터를 바탕으로 화제시 고온 환경에서의 콘크리트 구조물의 온도분포와 고온으로 야기되는 열화인자 침투 저항성저하를 바탕으로 수치해석 모델을 구축하여 화제시 고온에 따른 내구성 수명 저하를 추정하였다. 이는 향후 화제후의 건축물 유지보수 전략과 염해내구성 평가에 기여할 것으로 기대된다.

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