경량골재콘크리트는 구조물의 자중경감을 목적으로 경량골재를 적용하여 제조한 콘크리트로 구조물의 고층화 및 대형화에 효과적으로 대응할 수 있는 장점이 있다. 하지만 경량골재는 다공체이므로 화재와 같은 고온에 노출되는 경우 수증기압이나 열응력에 의해 골재 주변으로 응력이 집중될 가능성이 커 폭렬이 발생하기 쉽다. 본 연구는 구조용 경량골재를 사용한 1종 경량골재콘크리트의 함수율과 내화특성과의 관계를 검토코자 하며, 실험결과 압축강도와 함수율이 높은 경량골재콘크리트는 폭렬의 가능성이 높기 때문에 흡수율이 작은 골재의 사용이나 폭렬방지를 위한 대책이 필요하다.
This study is an experiment for reducing effect of explosive spalling by fiber addition ratio and kinds of fiber at high performance concrete. So, high strength concrete were made addition to PVA and PP fiber as diameter of 34, 100 $\mu$m and 40 $\mu$m by fiber addition ratio as 0.05, 0.1, 0.3$\%$. After those were heated respectively for 30 in accordance with Standard Time-Temperature Curve. And then conditions of explosive spalling were divided into four grades, and characters of explosive spalling were investigated.
In this study, surface spalling and explosive spalling of ring-type ultra-high strength concrete under rapid heating and slow heating were investigated. In rapid heating, the internal temperature difference of the concrete is large, so that continuous surface spalling occurs. However, in slow heating, the difference in the internal temperature of the concrete is small, resulting in explosive spalling at a time. Since the heating condition has a great influence on the internal temperature of the concrete, it is necessary to consider the spalling of the concrete under various heating conditions.
Concrete undergoes a series of thermo-based physio-chemical changes once exposed to elevated temperatures. Such changes adversely alter the composition of concrete and oftentimes lead to fire-induced explosive spalling. Spalling is a multidimensional, complex and most of all sophisticated phenomenon with the potential to cause significant damage to fire-exposed concrete structures. Despite past and recent research efforts, we continue to be short of a systematic methodology that is able of accurately assessing the tendency of concrete to spall under fire conditions. In order to bridge this knowledge gap, this study explores integrating novel artificial intelligence (AI) techniques; namely, artificial neural network (ANN), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and genetic algorithm (GA), together with traditional statistical analysis (multilinear regression (MLR)), to arrive at state-of-the-art procedures to predict occurrence of fire-induced spalling. Through a comprehensive datadriven examination of actual fire tests, this study demonstrates that AI techniques provide attractive tools capable of predicting fire-induced spalling phenomenon with high precision.
최근 세계적으로 터널 및 지하구조물에 대형화재가 발생하고 있으며 이로 인해 경제 사회적으로 심각한 손실이 발생하고 있는 실정이다. 이처럼 폐쇄된 공간인 터널 및 지하구조물내 화재 발생 시 구조체의 강도저하로 인한 붕괴 및 인명피해 뿐만 아니라 사회기반시설인 교통망을 장시간 끊어놓게 되는 등 큰 문제를 야기한다. 이에 본 연구에서는 터널에 화재 발생시 구조물 안정성에 대한 한국도로공사 관련 시방 규정을 도출하기 위한 기초 자료를 구축하는 것으로서 콘크리트의 폭열 방지에 효과적인 것으로 알려져 있는 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트를 이용하여 터널내 화재시 터널 콘크리트 라이닝의 폭열 현상에 대한 방지를 위한 실험을 실시하였다. 본 연구결과 폴리프로필렌 섬유의 혼입률에 따른 모르타르의 내화시험결과를 토대로 폭열이 일어나지 않는 폴리프로필렌 섬유 혼입률을 0.2%~0.25% 인 것으로 분석되었다.
It is the aim of this study to investigate the fire resistance design Guidelines for high-strength concrete structure for example compressive strength more than 40Mpa. It is well know that explosive spalling due to fire attack of high strength concrete is related to concrete failure. so, the purpose of this study introduce the fire A Studty on the Fire Resistance Design Guidelines for High-Strength Concrete Structures of AIK for the response of explosive spalling of high strength concrete.
Recently, as structures become bigger and higher, it is needed that high strength, high flow and high durability concrete. Demanding of High performance concrete that equality is maintained without material separation while flow, strength is increased by using low W/C rate and admixture, carbonation does not occur because of dense filling and has high durability is increasing rapidly. Because this high performance concrete is superior to general concrete in workability and durability, it is widely used in many construction and engineering works fields. However, it is reported that when it was exposed in fire, violent explosive spalling would be happened. Therefore, the purpose of this study evaluates explosive spalling properties of fire damaged high performance concrete according to the heating time.
Kim, Gyu-Yong;Min, Choong-Siek;Lee, Tae-Gyu;Miyauchi, Hiroyuki;Park, Gyu-Yeon;Lee, Gwang-Jun
한국건축시공학회지
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제11권4호
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pp.353-362
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2011
High Strength Concrete (HSC) has weakness that in a fire, it is spalled and brittles. The phenomenon of spalling is made by water vapor's being confined in watertight concrete. This study is aimed to evaluate explosive spalling properties of high strength concrete with ${\square}100{\times}100{\times}200$ mm specimen and ${\square}400{\times}400{\times}1500$ mm column. To prevent spalling of concrete, fireproof coating and PP fiber are used. As a result, ${\square}400{\times}400{\times}1500$ mm column was prevented spalling likes ${\times}100{\times}100{\times}200$ mm specimen. When concrete protected failure to explosive spalling, quantity heat ratio (which fireproof coating specimen to pp fiber mixed specimen) between ${\square}100{\times}100{\times}200$ mm and ${\square}400{\times}400{\times}1500$ mm was maximum value at 20 minute, but difference of quantity heat ratio decreased and quantity heat ratio of each specimen is almost same at 30 minute.
When reinforced concrete is subjected to high temperature as in fire, there is deterioration in its properties of particular importance are loss in compressive strength, cracking and spalling of concrete, destruction of the bond between the cement paste and the aggregates and the gradual deterioration of the hardend cement paste. Assessment of fire-damaged concrete usually starts with visual observation of color change, cracking and spalling of the surface. In this paper, it was reported the trends of research and practical use on the Explosive Spalling Properties of the High-Strength Concrete.
본 연구는 잔골재 및 혼화재 종류, W/C에 따른 콘크리트의 폭열성상 및 압축강도 초음파속도 등의 공학적 특성을 검토함으로서 폭열 방지 및 화재 피해를 입은 콘크리트 구조물의 재사용과 보수보강, 안전도평가 등에 기초적인 자료를 제시하고자 한다. 폭열성상을 살펴보면, 잔골재에 따라서는 바다모래를 사용한 경우 폭열이 발생하지 않았거나 약간의 폭열이 나타나는 정도이나 재생잔골재나 부순모래를 사용한 경우에는 폭열이 심하게 나타났다. 또한 혼화재 종류에 따라서는 대체로 유사한 폭열성상을 나타내었다. 한편, W/C 30.5%의 고강도 영역에서는 대부분 폭열하였으나 W/C 55%의 보통강도 영역에서는 대부분 폭열하지 않았다. 잔존 압축강도는 W/C 55%의 경우 평균 45%로 나타났으며, W/C 30.5%의 경우에는 평균 64%로 나타났다. 초음파속도는 잔골재 종류 및 W/C, 가열시간에 따라 다르게 나타났으며, 가열 후 3개월이 가열 후 1개월보다 약 1.3∼8.4%의 초음파속도 회복을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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