• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.170-175
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• 2011

최근 고강도 콘크리트의 내화성능이 사회적 이슈로 부각되고 국토해양부에서 고강도 콘크리트의 내화성능 관리기준(안)이 고시되면서 국내에서도 고강도 콘크리트의 내화성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 유기질 섬유인 폴리프로필렌섬유(PP섬유)와 강섬유를 하이브리드한 Fiber Cocktail를 혼입한 고강도 내화콘크리트 개발을 위한 연구를 수행하였다. PP섬유는 $160^{\circ}C$의 온도에서 용융되어 콘크리트 내부에 미세한 통로를 형성하여 고강도 콘크리트 부재 내의 수증기압 및 공극압을 효과적으로 배출하여 고강도 콘크리트의 폭렬발생을 억제시키는 데 효과적이며, 강섬유는 PP섬유가 용융된 후의 고강도 콘크리트 부재의 균열 발생을 억제하며 외부로부터 침투하는 열기를 차단할 수 있다. 100MPa 고강도 콘크리트의 내화실험을 실시하여 최적단면 조건을 도출하기 위해 철근온도를 분석한 결과, 단면이 커질수록 철근온도는 점차 낮아지는 경향이 나타났으며 $600{\times}600mm$, $800{\times}800mm$ 단면에서 내화성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 이중 경제성을 고려할 경우 $600{\times}600mm$ 단면이 최적단면으로 도출되었다. 또한 도출된 $600{\times}600mm$ 단면에 대해서 철근의 온도를 분석한 결과 PP섬유 $1.5kg/m^3$와 강섬유 $40kg/m^3$를 배합한 Fiber Cocktail이 최적배합비로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.78-84
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• 2012

본 연구는 100 MPa급 고강도 콘크리트 기둥에 대하여 횡구속력 보강 및 내화보강 공법 적용 유무에 따른 내화성능을 평가하기 위하여 표준화재 재하조건에서 내화실험을 실시하였다. 실험결과, 띠철근을 적용한 실험체의 경우 43분의 내화성능을 만족하여 내화구조로써 적용할 수 없는 것으로 나타났으며, 동일체적비로 띠철근을 대체한 와이어로프를 적용할 경우 별도의 내화처리 없이 69분의 내화성능을 만족하여 4층 이하 건물에 적용할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 띠철근을 대체한 와이어로프 및 폭렬방지를 위한 Fiber-Cocktail 혼입공법을 혼합 적용 할 경우 180분의 내화성능을 만족하여 12층 초과 건물에 적용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.473-480
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• 2009

폴리프로필렌섬유와 강섬유를 혼입한 고강도콘크리트 기둥의 재하하중비에 따른 내화성능을 검증하기 위하 여 3기의 동일한 기둥시험체를 제작하여 각 시험체에 40%, 50%, 그리고 61%의 설계하중에 해당하는 고정압축하중을 재하한 후 ISO-834 표준내화곡선에 따라 180분간 내화시험을 실시하였다. 폭렬은 발생하지 않았으며, 표면부의 색은 분 홍색을 띤 회색으로 변했다. 시험체의 최대 연직방향 처짐은 1.5~2.2 mm로, 내화시험 중 화재로 인한 시험체의 강도손 실이 발생하지 않았으며, 설계하중의 61%이내에서 시험체의 내화성능은 영향을 받지 않았다. 깊이별 내부 콘크리트의 온도분포, 콘크리트 내부 수분 증발로 인한 온도상승이 변한 점 등 전반적으로 비재하 내화시험 결과와 매우 유사하였다. 180분 내화시험 후의 최종온도는 모서리철근이 491.4oC, 중앙철근이 329.0oC이며, 철근의 총 평균온도는 409.8oC이다. 전 반적인 온도분포의 경향은 비재하 내화시험과 매우 유사하였다. 모서리철근의 열에너지 유입량이 많기 때문에 중앙철 근과의 온도차(153.7oC)가 나타났으며, 가열 후 30~50분 사이에 온도상승추세가 변하였다. 이는 강섬유와 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 콘크리트의 온도구배가 낮고, 철근으로의 수분이동과 내부 수분의 막힘현상, 그리고 수분의 기화열 때문이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.126-134
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• 2009

본 연구는 고강도 콘크리트의 폭렬 발생을 제어하기 위하여 폭렬 저감재를 혼입함에 따른 폭렬 저감효과를 살펴보고 콘크리트 보 부재의 고온 가열시의 열적 특성을 평가하기 위하여 실시하였다. 이에 고강도 콘크리트 40~60MPa를 폭렬 저감재를 혼입하여 부재를 제작하였으며, KS F 2257의 ISO 표준화재 재하조건에서의 내화성능을 살펴보았다. 실험결과 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 40MPa은 180분, 50MPa 174분, 60MPa 152분으로 50, 60MPa보는 기준에서 정하는 3시간 내화성능에 6~28분 부족한 것으로 나타났다. 그러나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보는 모두 법에서 정하는 내화 성능 시간인 180분을 만족하였다. 폭렬 저감재를 혼입하지 않은 50, 60MPa의 콘크리트 보는 화재에 노출된 모든 면에서 폭렬이 발생되었으나 폭렬 저감재를 혼입한 50, 60MPa 보에서는 표면탈락 및 폭렬은 거의 발생되지 않았다. 따라서 콘크리트의 폭렬 방지를 위해 혼입한 PP섬유는 폭렬 방지 효과를 나타내고 있으나 60MPa 표면이 일부 탈락 된 것으로 보아 표면 탈락 방지를 위해 혼입한 강섬유는 60MPa 이상의 강도에서는 크게 효과가 나타나지 않았다.

• Advances in concrete construction
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• 제9권4호
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• pp.375-386
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• 2020

In the present study, the effect of basalt, glass, and hybrid glass-basalt fibers on mechanical properties and fracture behavior of self-compacting concrete (SCC) mixes have been assessed at room and elevated temperatures. To do so, twelve mix compositions have been prepared such that the proper workability, flowability, and passing ability have been achieved. Besides, to make comparison possible, water to binder ratio and the amount of solid contents were kept constant. Four fiber dosages of 0.5, 1, 1.5, and 2% (by concrete volume) were considered for monotype fiber reinforced mixes, while the total amount of fiber were kept 1% for hybrid fiber reinforced mixes. Three different portions of glass and basalt fiber were considered for hybridization of fibers to show the best cocktail for hybrid basalt-glass fiber. Test results indicated that the fracture energy of mix is highly dependent on both fiber dosage and temperature. Moreover, the hybrid fiber reinforced mixes showed the highest fracture energies in comparison with monotype fiber reinforced specimens with 1% fiber volume fraction. In general, hybridization has played a leading role in the improvement of mechanical properties and fracture behavior of mixes, while compared to monotype fiber reinforced specimens, hybridization has led to lower amounts of compressive strength.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
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• pp.423-424
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• 2010

본 연구에서는 초고층 건물의 시공을 위하여 유기질섬유와 폴리머분말을 혼합한 복합섬유공법을 활용하여 작업성과 내화성능을 만족시키는 고강도 내화 콘크리트를 개발하고자 하였다. 실험결과 폴리믹스의 경우 폭렬방지 및 내부온도 상승 저감에 효과적인 것으로 나타나 기존의 섬유혼입공법과 유사한 수준의 내화성능을 확보하는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2020년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.96-97
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• 2020

Polymer modified cement mortar (PCM) is commonly used as a repair material. However, in high-temperature environments such as fire, it is more likely to explode than cement mortar. The polymer is thermally decomposed at a high temperature to form a gas, and the gas remaining inside the structure increases the internal pressure to generate a burst. When an spalling occurs, the coating is peeled off and dropped, and high temperature is transmitted to the inside of the structure. In severe cases, even the reinforcing bar is exposed, which can lead to the collapse of the structural member due to severe loss of strength. In this study, in order to reduce spalling of PCM, a fiber mixing method was selected from the refractory method to find an appropriate blending ratio of fibers and polymers.

• 한국건축시공학회지
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• 제20권3호
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• pp.235-243
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• 2020

최근 국내·외 건축물들의 초고층화·대형화에 따라 고강도 콘크리트의 사용이 날로 증가하고 있으나 이러한 고강도 콘크리트는 일반강도 콘크리트에 비해 화재에 의한 콘크리트 단면의 폭렬현상이 가장 심각한 문제점으로 지적되고 있다. 이에 따라 내화성능 향상대책으로 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 등을 혼합한 섬유혼입공법이 주로 사용되고 있다. 그러나 섬유혼입공법이 적용된 고강도 콘크리트에 대한 대다수의 연구는 주로 폭렬저감 효과에 집중되어 있으며, 화재 후 PP섬유가 용융되어 생성된 미세공극이 고강도 콘크리트의 장기내구성에 미치는 영향을 조사·분석한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 화재피해가 발생한 섬유혼입공법이 적용된 고강도 콘크리트를 가정하여 중성화시험 및 미세구조분석을 통하여 미세공극이 중성화 깊이에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 300℃에서 1시간만 노출되어도 콘크리트 내부의 PP섬유가 중심부까지 전부 용융되어 중성화 촉진이 원활히 진행된 것으로 나타났다. 화재 후 PP섬유가 혼입된 고강도 콘크리트는 PP섬유가 용융되어 생성된 모세관 공극의 연결성 증가 및 미세균열증가로 인해 장기내구성에 대한 심각한 피해가 우려되며, 섬유혼입공법이 적용된 고강도 콘크리트의 장기내구성에 대한 더욱 정밀한 조사 및 분석이 요구된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.201-206
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• 2011

최근 국내에서는 대심도 터널 시공계획이 발표되면서 터널 구조물에 대한 방재 및 내화설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 화재 발생 시 문제가 발생할 수 있는 콘크리트 라이닝의 내화설계를 위해서는 보다 구체적인 내화성능을 측정하기 위한 내화실험이 실시되어야 한다. 현재 국내에서는 건축물의 내화성능을 평가하기 위한 시험평가 방법이 제시되어 있는 상태이나 터널 구조물에 대한 시험법이나 성능평가는 거의 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 구조물의 화재손상 정도를 평가하기 위해 현장에서 사용되고 있는 터널 라이닝을 대상으로 화재 시 콘크리트 라이닝의 손상정도를 평가하였다. 실험은 대표적인 터널 화재시나리오 곡선인 RABT 화재 시나리오를 적용하였으며 폭렬방지에 효과적인 것으로 알려져있는 fiber cocktail(강섬유+폴리프로필렌섬유)의 혼입여부에 따른 성능평가도 함께 실시하였다.