섬유를 활용한 고강도 콘크리트기둥의 폭렬제어방안

Spalling Reduction Method of High Strength Reinforced Concrete Columns Using Fibers

고강도 콘크리트(HSC)는 화재 시 <TEX>$100^{\circ}C$</TEX> 이상에서 부재내부의 수분 증발로 인하여 발생한 수증기가 수밀한 콘크리트에 갇혀 피복이 탈락되는 폭렬현상이 발생한다. 콘크리트의 폭렬을 제어할 수 있는 방안으로는 폴리프로필렌 섬유(PP섬유)를 혼입하는 방법이 가장 효율적인 것으로 보고되었다. 그러나 일정량 이상 PP섬유의 사용은 폭렬저감에 효과가 없으며 특히, 초고강도 콘크리트의 시공성을 저하시킬 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 강도 60MPa에서 최적의 PP섬유량을 도출하고 120MPa 초고강도 콘크리트에서 시공성을 확보하기 위하여 PP섬유를 대신하여 PP분말 및 폴리비닐알콜(PVA)섬유를 사용한 기둥실험체의 내화실험 및 잔존강도 실험을 수행하였다. 실험결과 60MPa 실험체에서 PP섬유 함유량이 0%에서 0.2%까지 증가 할수록 잔존 축강도비는 68%에서 85%까지 증가하였으나, PP섬유 함유량이 0.2% 이상에서는 잔존강도의 증가가 거의 나타나지 않았다. 또한, 120Mpa 실험체에서 내화성능과 시공성을 함께 고려할 경우 PVA섬유가 가장 합리적인 것으로 나타났다.

As the concrete strength increases the degree of damage caused by the spalling becomes more serious because of the permeability. It is reported that the polypropylene (PP) fiber has an important role in protecting concrete from spalling. However, the excessive usage of PP fiber would not useful in spalling control and would decrease the workability of ultra high strength concrete. The high-temperature behaviors of high-strength reinforced concrete columns with various dosage of PP fibers and three types of fire endurance fibers were observed this study. In results, the ratio of unstressed residual strength of columns, in case of concrete strength 60MPa, increases as the dosage of PP fiber increases from 0% to 0.2%, however, the effect of fiber dosage on residual strength of column barely changes above 0.2% and in case of concrete strength 120MPa, PVA fiber is the most suitable fire endurance fiber in accounting fire endurance performance and workability