콘크리트의 배합 및 함수율에 따른 고온에서의 열전도율 추산 방법

Estimation Method of Thermal Conductivity at High Temperature Based on Mix Proportion and Water Content Ratio of Concrete

본 연구에서는 다양한 온도 조건에서의 콘크리트 열전도율 추산방법에 대하여 검토하였다. 복합재료의 등가적 열전도율를 예측하는 Maxwell의 모델에 기반을 두어, 경화 콘크리트의 구성재료를 굵은 골재, 잔골재, 스켈레톤 그리고공극(공기와 잉여수)의 5종으로 취급하여 적용하였다. 공극을 공기와 잉여수로 구분한 것은 수분 감소가 열전도율에미치는 영향을 고려하기 위함이다. 경화 콘크리트에 대한 구성재료의 체적비는 본 연구에서 제안한 간이경화모델을통하여 추정하였으며, 각 구성재료의 열전도율은 문헌조사를 통해 수집하였다. 추산조건에는 공기량(설계값과 측정값)과 수분 감소를 변수로 그 결과를 비교하였으며, 이를 통하여 최적의 추산방법을 도출하고자 하였다. 본 연구에서의 콘크리트 열전도율의 추산 범위는 설계강도 21∼100 MPa (W/B60∼W/B15), 온도 30∼800 ℃이다. 공기량 측정값,수분 감소 적용 결과가 측정값과 가장 근사한 결과로 나타났다. 최적의 추산결과와 측정값(문헌값)을 비교하면 200∼800 ℃의 영역에서는 추산값은 실험값과 유사한 결과를 나타내고 있으나, 80∼120 ℃저온의 영역에서는 추산값이 측정값대비 다소 낮은 결과로 나타났다.

In this study, methods for estimating the thermal conductivity of concrete under various temperatures are reviewed. Basedon Maxwell’s model for predicting the equivalent thermal conductivity of composite materials, the constituent materials ofhardened concrete are categorized into five types of materials: coarse aggregate, fine aggregate, skeleton, and voids. Thevoids, which include air and excess water, are considered to determine the effect of water reduction on thermal conductivity. The volume ratio of the constituent material to the cured concrete is estimated using a simple curing model, and the thermalconductivity of each constituent material is obtained from the literature. Air volume and excess water reduction are set asthe estimation conditions, and the optimal method is devised by comparing the respective estimation results. The thermalconductivity range for concrete is estimated based a design strength of 21 100 MPa (W/B60 to W/B15) and a temperature of 30 °C 800 °C. The results reflecting the measured air volume and moisture reduction are similar to the measured values. A comparison between the optimal estimated value and measured value shows that both values are similar in thetemperature range of 400 °C 800 °C, and that the estimated value is lower than the measured value in the temperature range of 80 °C 200 °C.