고온 이력을 받은 콘크리트의 굵은 골재 종류별 잔존 강도 분석

Analysis of Residual Strength of Concrete According to Coarse Aggregate Type under High Temperature Condition

장시간 고온에 노출된 콘크리트 구조체는 급격한 강도 저하가 발생하기 때문에 화재 발생 후 콘크리트의 구조적 안정성을 확보할 필요가 있으며, 이를 위해 연구자들은 다양한 재료를 사용하여 콘크리트의 고온 역학적 특성에 관한 연구를 진행하고 있다. 시멘트와 골재를 혼합하여 제작된 콘크리트는 고온에서 재료간의 물리적 성질 변화가 상이하다. 시멘트 페이스트의 경우 탈수작용으로 인해 수축하고 골재는 열팽창 변형이 발생한다. 이로 인해 시멘트 페이스트와 골재의 계면에서 균열이 발생하면서 콘크리트의 강도 저하가 일어난다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구자들의 연구 데이터를 수집하고 분류하여 고온에 노출된 콘크리트의 골재 종류와 단위 시멘트량에 따른 잔존 강도를 분석하였다. 기존 연구에서 콘크리트의 가열 범위는 100℃ - 1000℃ 내에 속해있으며, 가열 속도는 1 - 20℃/min으로 나타났다. 각각의 가열된 온도에서 측정한 콘크리트 공시체의 무게를 상온에서 무게로 나누어서 잔존 강도를 표시하였다. 골재의 열 팽창률에 의한 강도 변화를 분석하기 위해서 기존 연구자들의 연구 데이터를 골재 종류별로 분류하였다. 골재는 밀도 약 2600 - 2700kg/㎥, 최대 크기 20mm 이하의 화강암, 석회암, 강 자갈, 쇄석 그리고 밀도 2,000 kg/㎥ 이하의 경량 골재 총 5종류로 나누었으며, 단위 시멘트량이 미치는 영향을 확인하기 위해 각 실험에서 사용된 배합을 W/B별로 분류하였다. 각각의 분류한 골재의 W/B에 따른 잔존 강도를 화강암과 석회암, 강자갈, 쇄석은 CEB/FIP Code(siliceous) 그리고 경량 골재는 CEB/FIP Code(Lightweight)와 비교하였다. 분석 결과 석회암의 잔존 강도는 W/B에 관계없이 대체로 CEB/FIP Code와 유사한 성상을 보였으며, 쇄석은 모든 배합이 200℃와 600℃를 제외하고 모든 온도에서 CEB/FIP Code를 상회하는 경향을 보였다. 화강암과 강 자갈은 일부 배합에서 CEB/FIP Code에서 크게 벗어난 모습을 보였으나, 경량 골재의 경우 100℃ - 300℃에서 Code와 다소 상이한 잔존 강도를 보였으나, 300℃를 초과한 온도에서는 대부분의 골재가 Code와 유사한 양상을 나타냈다.