폭열현상(spalling failure)
▒ 기출문제
- 103회 1교시 4번 : 폭렬방생 메커니즘
- 97회 3교시 2번 : 고강도 콘크리트의 폭열현상 발생원인과 제어대책 및 내화성능관리기준에 대하여 설명하시오.
- 88회 3교시 6번 : 고강도 콘크리트의 제조방법 및 내화성을 증진시키기 위한 방안에 대하여 기술하시오
- 83회 4교시 2번 : 고강도 콘크리트의 폭열 현상 및 방지대책에 대하여 설명하시오.
- 82회 3교시 6번 : 초고층 건축물에 사용되는 고강도콘크리트의 내화성을 증진시키는 방안에 대하여 기술하시오.
- 78회 4교시 1번 : 고강도콘크리트의 내화성을 증진시키기 위한 방안을 기술하시오.
- 74회 2교시 5번 : 콘크리트 구조물의 화재시 발생하는 폭열현상을 설명하고 그 방지대책을 기술하시오.
▒ 개요
1) 고온에 노출된 콘크리트는 표면이 박리되거나 비산해서 단면결손이 발생하는데 이런 현상을 폭열현상이라 한다.
2) 폭열현상은 콘크리트 내부의 수분이 고열에 의해 팽창한 수증기가 외부로 빠져나가지 못하여 발생한다.
3) 특히, 고성능 콘크리트 및 고강도 콘크리트는 조직이 치밀하여 보통 콘크리트 보다 폭열현상 쉽게 발생한다.
▒ 콘크리트의 화재피해
1) 화학적 피해
① 100℃ 이상 : 자유공극수 방출
② 100 ~ 200℃ : 물리적 흡착수 방출(수화물 수축 시작)
③ 300℃ 이상 : 화학적으로 변질
④ 400℃ 이상 : 화학적 결합수 방출
⑤ 500℃ 이상 : 수산화칼슘이 열분해되어 50%까지 강도저하
2) 구조적 피해
철근을 직접적인 고온에 노출시키며 유효단면을 결손, 구조물 붕괴의 원인
▒ 폭열현상 Mechanism
화재발생 → 수증기압 상승 → 수증기압이 인장강도 초과 → 표면 박리 → 단면결손
▒ 폭열 원인요소
1) 온도(고온)
① 화재의 강도가 클수록
② 화재의 지속시간이 길수록
2) 공극의 크기
① 물시멘트비(W/C), 단위수량 낮은 경우
② 혼화재를 사용한 경우(특히 실리카 흄)
3) 수분
① 콘크리트 함수율이 높은 경우
▒ 고강도 콘크리트 내화성능 기준
1) 적용 부위 : 기둥, 보
2) 적용 강도 : 50MPa 이상
3) 내화 시간
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시설 구분 |
층수/높이(m) |
기둥, 보 |
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일반, 주거, 산업 시설 |
12/50 초과 12/50 이하 4/20 이하 |
3시간 2시간 1시간 |
4) 주철근의 온도 : 평균 538℃, 최고 649℃ 이하로 확보하도록
▒ 내화성 증진방안
1) 온도상승 저감 방법
① 내화 피복 : 단열 모르타르 바름, 내화뿜칠, 단열판 부착 등
② 내화 도료 : 화재시 불연성 기체의 방출과 동시에 체적이 50~100배 팽창
2) 비산을 억제하는 방법
① Metal Lath 시공 : Metal Lath로 주철근 둘레에 시공
② 섬유 시트 바름 : 탄소섬유, 유리섬유 바름
3) 내부 수증기압을 배출시키는 방법
① 섬유가 고온에서 녹아 콘크리트에 공극을 만들어 내부의 고압증기를 배출
② 유기 섬유 혼입
③ 유기 섬유 분말 혼입
▒ 연관문제
고강도 콘크리트 - 고성능 콘크리트 - 섬유보강 콘크리트
▒ 기타참고자료
Hybrid Fiber / 내화용폭렬방지섬유 (스틸화이버코리아)
▒ 참고문헌
- 고성능 콘크리트의 폭렬 현상과 대책에 관한 연구 동향 / 권영진 외
- 고성능 콘크리트 폭렬특성 및 대책 / 한천구, 한민철
- 고강도 콘크리트 기둥,보의 내화성능 관리기준
