화재에 노출된 콘크리트의 골재 종류에 따른 역학적 특성 평가

• 영문명: Evaluation of Mechanical Properties of Concrete Exposed to Fire Temperatures According to Aggregate Type
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 남영진 임하준 김원창 최형길 이태규
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2024년도 추계학술대회 논문집, 41~41쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.10.25

국문 초록

콘크리트는 낮은 열전도율과 높은 비열로 인해 화재에 견딜 수 있는 능력이 높다고 알려져 있다. 하지만 콘크리트는 화재의 지속적인 노출과 콘크리트 구성 재료들의 물리적 및 화학적 열화로 인해 역학적 특성이 저하한다. 또한, 콘크리트를 구성하고 있는 재료 특성 및 형태, 양 등에 따라 역학적 특성이 변화한다. 최근 산업 부산물을 활용하기 위한 연구가 지속되고 있으며, 그중 석탄재를 활용한 경량콘크리트에 관한 연구가 지속해서 수행되고 있다. 하지만 경량콘크리트가 화재에 노출될 때 역학적 특성 저하 정도 및 보통콘크리트의 차이에 관한 연구가 미흡하여 골재 종류에 따라 역학적 특성 평가를 진행할 필요가 있다고 판단된다. 이에 따라 본 연구에서는 화재에 노출된 콘크리트의 골재 종류에 따른 역학적 특성에 대한 평가를 진행하였다. 콘크리트는 보통골재(화강암)과 경량골재(석탄재 골재)를 활용하여 목표강도는 30, 45 그리고 60 MPa로 설정한 후 Cylinder 시험체를 제작하였다. 또한 고온에 콘크리트를 노출하기 위해 1 ℃/min의 가열속도로 가열을 진행하였으며, 평가항목의 경우 압축강도를 측정하였다. 목표강도 30 MPa에서 보통콘크리트가 상온에서는 유사한 강도를 나타냈지만, 700 ℃에서는 경량콘크리트가 보통콘크리트에 비해 약 두 배 높은 강도를 나타냈다. 목표강도 45 MPa에서 상온과 700 ℃ 모두 보통 및 경량콘크리트에 압축강도가 유사한 것을 보였다. 목표강도 60 MPa에서 보통콘크리트가 경량콘크리트에 비해 상온에서는 경량콘크리트의 강도가 보통콘크리트의 강도에 비해 27% 낮은 것을 확인할 수 있으며, 700 ℃에서 는 보통콘크리트가 경량콘크리트에 비해 16% 높은 압축강도를 나타냈다. 이러한 결과를 통해 보통 및 경량골재 를 활용한 콘크리트는 설정한 목표강도에 모두 도달한 것을 확인할 수 있었으며, 상온에서 발현되는 압축강도는 목표강도가 낮을수록 보통골재와 경량골재를 활용한 콘크리트의 차이가 적다는 것을 확인할 수 있다. 고온에 노출될 시 보통콘크리트에 비해 경량콘크리트가 강도 저하율이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 경량골재 내부 공극으로 인해 고온에 노출된 콘크리트 팽창이 저하하여 잔존 역학적 특성에 저하율이 보통골재 콘크리트 에 비해 낮은 것으로 판단된다.

키워드

High temperature Concrete Aggregate Compressive strength