This study, in order for perceiving the mechanical attribute followed by the explosive spalling of high strength concrete material under high temperature and evaluating capacity of endurance of material, targets understanding capacity of endurance of material such as explosive spalling in high temperature, temperature by thickness of clothing, transformation extent, transformation speed and displacement, stocking the maximum load based on the Allowable Stress Design Method. As a result of experimenting the explosive spalling attribute of high strength concrete material, the one possibly causing serious damage is the 50 MPa concrete. In all aspects of 60 MPa concrete, explosive spalling happens. Especially, it is hazardous enough to reveal all the iron bar. All explosive spalling is intensively concentrated on the surface of concrete for the first $5{\sim}25$ minutes, which urges for the explosive spalling protection action. As a result of evaluating the structural safety by the transformation of high strength concrete, while beam assures the fire safety meeting regulation, 60 MPa shows the dramatic increase of transformation, which only counts 84% of safety. In a column, both the concrete exclusion and excessive explosive spalling are concentrated upper part of column, which brings about the dramatic transformation, so it only meets the 50% of safety regulation. Likewise, in 80, 100 MPa concrete which was never experimented considering the condition of domestic structural endurance stocking devices, the faster collapse is expected.
Seong Y. Oh;Gwon Lim;Sungmo Nam;Byung-Seon Choi;Taek Soo Kim;Hyunmin Park
Nuclear Engineering and Technology
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제55권6호
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pp.1988-1993
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2023
This experimental study investigated the effect of silica fume mixed in concrete blocks on laser-induced explosion behavior. We used a 5.3 kW fiber laser as a thermal source to induce explosive spalling on a concrete surface blended with and without silica fume. An analytical approach based on the difference in the removal rate and thermal behavior was used to determine the effect of silica fume on laser-induced explosive spalling. A scanner was employed to calculate the laser-scabbled volume of the concrete surface to derive the removal rate. The removal rate of the concrete mixed with silica fume was higher than that of without silica fume. Thermal images acquired during scabbling were used to qualitatively analyze the thermal response of laser-induced explosive spalling on the concrete surface. At the early stage of laser heating, an uneven spatial distribution of surface temperature appeared on the concrete blended with silica fume because of frequent explosive spalling within a small area. By contrast, the spalling frequency was relatively lower in laser-heated concrete without silica fume. Furthermore, we observed that a larger area was removed via a single explosive spalling event owing to its high porosity.
Recently, fire resistance of high performance concrete for explosive spalling was issued as high performance concrete was vulnerable to the explosive spalling in initial fire. Therefore, in this study, an experiment about reduction effect to explosive spalling of high performance concrete is performed by adding several polymer fiber with various volume fraction, an then final fiber and volume fraction of that which reduce the explosive spalling of high performance concrete is presented. As the result of this study, the most fitted fiber volume fraction of reducing effect for explosive spalling at high performance concrete is under the 0.1%, as consider the flowability and efficiency.
Normally, Structural light-weight aggregate concrete(LWC) has been main used in high rise building with the object of wight loss. In spite of LWC have the advantage of light-weight, limit the use of strength restrictions by reason that explosive spalling in fire. Especially, LWC is occurred serious fire performance deterioration by explosive spalling. Thus, this study is concerned with fire performance of LWC for the purpose of using PP fibers prevent to explosive spalling. From the experimental test result, LWC is happened explosive spalling.
This study on the proposes a spalling mechanism based on the results of a fire resistance test of HSC(High Strength Concrete) considering important factors of spalling occurrence. The factors considered in this two-sided are fire resistance test to ISO 834 fire curve. In this study, explosive spalling phenomena in the specimens were investigation.
In the present paper a 3D thermo-hygro-mechanical model for concrete is used to study explosive spalling of concrete cover at high temperature. For a given boundary conditions the distribution of moisture, pore pressure, temperature, stresses and strains are calculated by employing a three-dimensional transient finite element analysis. The used thermo-hygro-mechanical model accounts for the interaction between hygral and thermal properties of concrete. Moreover, these properties are coupled with the mechanical properties of concrete, i.e., it is assumed that the mechanical properties (damage) have an effect on distribution of moisture (pore pressure) and temperature. Stresses in concrete are calculated by employing temperature dependent microplane model. To study explosive spalling of concrete cover, a 3D finite element analysis of a concrete slab, which was locally exposed to high temperature, is performed. It is shown that relatively high pore pressure in concrete can cause explosive spalling. The numerical results indicate that the governing parameter that controls spalling is permeability of concrete. It is also shown that possible buckling of a concrete layer in the spalling zone increases the risk for explosive spalling.
Normally, with all ensuring the fire resistance structure as a method of setting the required cover thickness to fire, the RC is significantly affected from the standpoint of its structural stability that the compressive strength and elastic modulus is reduced by fire. Especially, high strength concrete and lightweight aggregate concrete is occurred serious fire performance deterioration by explosive spalling. Thus, this study is concerned with explosive spalling of lightweight concrete using structural lightweight aggregate. From the experimental test result, lightweight aggregate concrete is happened explosive spalling. The decrease of cross section caused by explosive spalling made sharp increasing gradient of inner temperature.
The purpose of this study is to present data for the reusing, reinforcement and estimation of safety of the RC structure damaged by fire, and for the prevention of explosive spalling by checking the character of explosive spalling according to kinds of fine aggregate, admixture and water-cement ratios. The materials used fine aggregates were sea sand, crushed sand and recycled sand, and the admixtures were fly ash and blast-furnace slag. Also the water-cement ratios was 55% and 30.5%. After those were heated respectively for 30 and 60 minutes in accordance with Standard Time-Temperature Curve. And then conditions of explosive spalling were divided into five grades, and characters of explosive spalling were investigated.
화재와 같은 고온 환경에서 고강도화 된 콘크리트는 폭렬(Explosive Spalling)이 발생할 가능성이 있으며, 이러한 폭렬의 원인으로는 콘크리트 내부의 수증기압이 가장 큰 원인으로 제기되고 있다. 본 논문은 콘크리트의 압축강도 및 함수율이 초기 폭렬특성에 미치는 영향을 실험적으로 규명하는 것을 목적으로 하였다. 실험변수는 양생방법, 압축강도, 함수율로 설정하였으며, KS F 2257 화재온도이력곡선을 15분, 30분 적용하여 콘크리트의 초기 폭렬특성을 실험적으로 검토하였다. 그 결과 압축강도 함수율이 증가할수록 폭렬발생이 증대되는 경향이 나타났으며, 초기 15분 이내에서 대부분의 폭렬이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 압축강도 및 함수율에 따른 폭렬발생영역을 분석하였으며, 압축강도 50~100MPa의 경우 함수율 3% 이하, 100MPa 이상의 경우는 1% 이하로 제어할 경우 폭렬현상이 발생하지 않을 것으로 판단되었다. 공극구조에 대한 분석 결과 고강도화 될수록 공극이 세공화됨으로써 탈수현상이 지연되었으며, 이러한 원인으로 인한 수분의 위상변화에 따른 폭렬압 증가는 고강도콘크리트의 심각한 폭렬에 대한 원인중 하나가 될 것으로 판단되었다.
Nowadays, the use of high strength concrete has become increasingly popular. Thus, the theory of this study gives a definition of HSC mechanism through study factors of spalling occurrence of HSC and solutions of failure mechanism. During the fire goes on, building structure using HSC causes explosive spalling and finally it gets to the breaking of the structure down. As a result of this failure mechanism, it remains to be investigated to prevent from explosive spalling of HSC and needs to provide basic problems of HSC at high temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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