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

조경숙,김흥열,김형준 한국화재소방학회 2009 한국화재소방학회논문지 Vol.23 No.6

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 accordance 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. 본 연구는 고강도 콘크리트의 폭렬 발생을 제어하기 위하여 폭렬 저감재를 혼입함에 따른 폭렬 저감 효과를 살펴보고 콘크리트 보 부재의 고온 가열시의 열적 특성을 평가하기 위하여 실시하였다. 이에 고강 도 콘크리트 40~60MPa를 폭렬 저감재를 혼입하여 부재를 제작하였으며, KS F 2257의 ISO 표준화재 재하조건에서의 내화성능을 살펴보았다. 실험결과 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 40MPa은 180분, 50MPa 174분, 60MPa 152분으로 50, 60MPa보는 기준에서 정하는 3시간 내화성능에 6~28분 부족한 것으로 나 타났다. 그러나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보는 모두 법에서 정하는 내화 성능 시간인 180분을 만족하였다. 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 50, 60MPa의 콘크리트 보는 화재에 노출된 모든 면에서 폭렬 이 발생되었으나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보에서는 표면탈락 및 폭렬은 거의 발생되지 않았다. 따라서 콘크리트의 폭렬 방지를 위해 혼입한 PP섬유는 폭렬 방지 효과를 나타내고 있으나 60MPa 표면 이 일부 탈락 된 것으로 보아 표면 탈락 방지를 위해 혼입한 강섬유는 60MPa 이상의 강도에서는 크게 효과가 나타나지 않았다.

섬유혼입된 50 MPa 고강도 콘크리트의 내화성능

염광수(Kwang Soo Youm),전현규(Hun Kyu Jeon),박종헌(Park Jong Heon) 한국방재안전학회 2009 한국방재안전학회 논문집 Vol.2 No.3

현재 많이 사용되고 있는 50 MPa 고강도 콘크리트에 대해서 섬유혼입공법(폴리프로필렌섬유와 강섬유)을 적용하여 국토해양부 시행령에 따라 2가지 다른 섬유혼입량을 가진 총 4기의 시험체를 제작하여 ISO 834 표준내화곡선에 따라서 180분간 내화시험을 실시하여 폭렬발생여부, 철근과 콘크리트의 온도분포를 통해 내화성능을 평가하였다. 내화시험 후 모든 시험체에 폭렬은 발생하지 않았으며, 폭렬방지를 위해서 요구되는 최소 폴리프로필렌섬유량은 콘크리트 단위용적당 0.57 kg이상이다. 섬유혼입량에 따른 콘크리트와 종방향철근의 온도분포를 비교한 결과, 섬유혼입 량에 따른 차이는 없다고 판단된다. After applying the fiber cocktail(polypropylene and steel fibers) into the mixture of high strength concrete with a compressive strength of 50 MP, the fire test was carried out on specimens in order to evaluate the fire resistance performance, such as possible explosive spalling, temperature distributions of concrete and rebar. According to an enforcement ordinance, fo ur column specimens were exposed to the fire for 180 minutes based on the standard curve of ISO-834. No explosive spalling has been observed. The required minimum quantity of polypropylene to prevent explosive spalling is more than 0.57 kg per unit concrete volume. The comparing test results from temperature distributions of concrete and rebar has found that the difference of fiber quantity is insignificant.

A study on the fire performance and heat transfer of the HPC column with fiber-cocktail in ISO fire under loading condition

김형준,김흥렬,권기혁,민병열,조범연,권인규 사단법인 한국계산역학회 2013 Computers and Concrete, An International Journal Vol.12 No.5

In this study, experiment and numerical analysis were conducted to identify the heat transfer characteristics and behavior of high-strength concrete upon a fire. The numerical analysis was employed to forecast the characteristics and properties of the high-strength concrete upon a fire, which can not be accomplished through a fire test due to the specific conditions and restrictions associated with the test. The result of the numerical analysis was compared with that of the test to verify the reliability of the analysis. In the numerical analysis of the heat transfer characteristics and behavior of 80 and 100 MPa high-strength concrete upon a fire, the commercial software of ABAQUS(V.6.8) was used. It was observed from the experiment that the contraction of the concrete with fiber-cocktail was mitigated by 25~55 % compared with that without fiber-cocktail because the fiber controlled the heat transfer of the concrete and thus improved the fire-resistance performance of the column.

100 MPa급 고강도 콘크리트 기둥의 폭렬방지 및 하중지지력 향상방안에 관한 실험적 연구

조범연,김흥열,김형준,권인규,김경옥 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회논문지 Vol.26 No.6

In this study, we have conducted a fire resistance experiment under loading condition on standard fire to evaluate the fire resistance performance according to applying reinforcement of methods for reinforcing the lateral confinement of reinforced bars (Wire Rope) and fire resistance reinforcement (Fiber-Cocktail) for 100 MPa high strength concrete column. In the result of the experiment, in case of the test objects applied by hoop, it has been shown as not possible to be applied as the fire resistance structure after satisfying the fire resistance performance for 43 minutes. In case of applying the wire rope as lateral confinement of reinforced bar, instead of hoop in identical volume ratio, it has been shown as possible to apply it to the buildings with under 4 floors after satisfying the fire resistance performance fro 69 minutes with any separate fire resistance process. Also, in case of applying with mixing wire rope method, instead of hoop, and Fiber-Cocktail mix method to prevent spall, it has been shown as possible to apply to the buildings with over 12 floors after satisfying the fire resistance performance for 180 minutes. 본 연구는 100 MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 대하여 횡구속력 보강 및 내화보강 공법 적용 유무에 따른 내화성능을평가하기 위하여 표준화재 재하조건에서 내화실험을 실시하였다. 실험결과, 띠철근을 적용한 실험체의 경우 43분의 내화성능을 만족하여 내화구조로써 적용할 수 없는 것으로 나타났으며, 동일체적비로 띠철근을 대체한 와이어로프를 적용할경우 별도의 내화처리 없이 69분의 내화성능을 만족하여 4층 이하 건물에 적용할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 띠철근을 대체한 와이어로프 및 폭렬방지를 위한 Fiber-Cocktail 혼입공법을 혼합 적용 할 경우 180분의 내화성능을 만족하여 12층 초과 건물에 적용할 수 있는 것으로 나타났다.

고강도 콘크리트 기둥의 압축강도 변화에 따른 화재거동 및 전열특성에 관한 실험적 연구

박경훈,김흥열,김형준,권기혁,Park. Kyung-Hoon,Kim. Heung-Youl,Kim. Hyung-Jun,Kwon. Ki-Hyuk 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.6

본 연구는 고강도 콘크리트 기둥의 강도특성(60 MPa, 100 MPa)에 따른 화재거동을 분석하여 내화성능을 평가하고자 하였다. 고강도 콘크리트 기둥의 강도는 2가지 인자(60 MPa, 100 MPa)를 변수로 하여 강도에 따른 화재거동 및 전열특성을 평가하였다. 또한 내화성능 향상방안을 평가하기 위해 와이어로프 공법 및 폭렬저감재 혼입한 경우의 시험체의 내화성능을 일반 시험체(띠철근 적용)의 내화성능과 비교하여 평가하였다. 실험결과 콘크리트 강도가 높을수록 내화성능은 저하되는 것으로 나타났으며, 이는 100 MPa의 고강도 콘크리트 경우 60 MPa 고강도 콘크리트에 비해 균열 및 폭렬이 크게 발생되기 때문인 것으로 분석된다. 또한 와이어로프와 폭렬저감제 적용한 경우 내화성능이 향상되는 것으로 나타났으며, 이는 띠철근을 적용한 경우보다 와이어로프를 적용함으로서 발생된 연성의 증가와 폭렬저감제 혼입으로 인해 시험체의 폭렬현상이 저감되었기 때문인 것으로 판단된다. In this study, we have intended to evaluate fire resistance performance by analyzing fire behavior according to the strength property(60 MPa, 100 MPa) of high strength concrete column. With 2 variables(60 MPa, 100 MPa) for the strength of high strength concrete column, the fire behavior and the heat transfer property according to strength has been evaluated. In addition, we have evaluated fire resistance performance of the test object in the condition of mixing wire-rope method and fiber cocktail with comparing to the one of general test object(applied by hoop) to evaluate the improving method of fire resistance performance. In the result of the experiment, the fire resistance performance is shown as lower, as the concrete strength gets higher, and this can be analyzed to result from bigger cracks and spalling for 100 MPa high strength concrete, compared to 60 MPa high strength concrete. Also, in case of applying wire-rope and fiber cocktail, the fire resistance performance has been shown as enhanced. In this case, it can be judged because the softness has been increased more than the case we applied the hoop after applying the wire-rope, and that the spalling of test objects has been reduced due to mixing the fiber cocktail.

섬유혼입공법을 적용한 고강도콘크리트 기둥의 비재하 내화시험

염광수(Kwang-Soo Youm),전현규(Hun-Kyu Jeon),김흥열(Heung-Youl Kim) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회논문집 Vol.21 No.4

섬유혼입공법을 적용한 고강도콘크리트 기둥의 재하 내화시험

염광수(Kwang-Soo Youm),전현규(Hun-Kyu Jeon),김흥열(Heung-Youl Kim) 한국콘크리트학회 2009 콘크리트학회논문집 Vol.21 No.4