๊น์น์
(Seungwon Kim)
1iD
๋ฐ์ฒ ์ฐ
(Cheolwoo Park)
2โ iD
-
๊ฐ์๋ํ๊ต ๊ฑด์ค์ตํฉํ๋ถ ํ ๋ชฉ๊ณตํ์ ๊ณต ์ฐ๊ตฌ๊ต์
(Research Professor, Department of Civil Engineering, Kangwon National University,
Samcheok 25913, Rep. of Korea)
-
๊ฐ์๋ํ๊ต ๊ฑด์ค์ตํฉํ๋ถ ํ ๋ชฉ๊ณตํ์ ๊ณต ๊ต์
(Professor, Department of Civil Engineering, Kangwon National University, Samcheok
25913, Rep. of Korea)
Copyright ยฉ Korea Concrete Institute(KCI)
ํค์๋
SIFRCC, ๋ด์ถฉ๊ฒฉ์ฑ๋ฅ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ, ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ, ๊ทนํํ์ค
Key words
SIFRCC, impact and blast resistance, exposure temperature, energy absorbing capacity, extreme loading cases
1. ์ ๋ก
์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ถฉ๋, ํญ๋ฐ์ฌ๊ณ ์ ์ํ ์ํ์ฑ์ด ์ ์ฐจ ๋์์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ตญ์ ์ ์ธ์ ๋ณํ ์์์ ์ฌ๊ณ ๋ฐ์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํญ์ ์กด์ฌํ๋ค. ์ถฉ๋๊ณผ ํญ๋ฐ์ฌ๊ณ ๋ฐ์
์, ์ธ๊ตฌ๋ฐ์งํ ์ฃผ๊ฑฐ ํน์ฑ์ ์ง๋ ๋๋์์์๋ ํผํด์ ๊ท๋ชจ๊ฐ ๋ ์ปค์ง ์ ์๋ค(Kim et al. 2015(6)). ๋ํ ์ด๋ฌํ ์ถฉ๊ฒฉ ๋ฐ ํญ๋ฐ์ฌ๊ณ ๋ค์ ์ํด ํ์ฐ์ ์ผ๋ก ๋๋ฐ๋๋ ํ์ฌ ์ญ์ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.
๊ณผ๊ฑฐ์ ์ค๊ณ๋ ๊ธฐ์กด์ ์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์ค๋ฌผ ๋ฐ ํ ๋ชฉ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ฐฉํธโง๋ฐฉํญ์ฑ๋ฅ ๋ฐ ๋ดํ์ฑ๋ฅ์ ๊ณ ๋ คํ์ง ์์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ํ์ง ๋ชปํ ์ถฉ๋ ๋๋ ํญ๋ฐ์ฌ๊ณ , ๊ทธ์ ๋ฐ๋ฅธ
ํ์ฌ์ ์ทจ์ฝํ ํน์ง์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค(Kim 2017(5)). ์ผ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ถฉ๊ฒฉ ๋ฐ ํญ๋ฐํ์ค์ ๋ํ์ฌ ์ถฉ๋ถํ ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ง์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ RC ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ทจ์ฑํ๊ดด์ ๋ฐ๋ฅธ ํํธ์ผ๋ก ์ธํ ์ธ๋ช
ํผํด ๋ฑ ๋ฐ์์
์ฐ๋ ค๊ฐ ์๋ค(Kim 2017(5)). ์ด๋ฌํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋จ์ ์ ๊ฐ์ ํ๊ณ , ๋ด์ถฉ๊ฒฉ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ํค๊ธฐ ์ํด์๋ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋จ์ ์ธ ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ์ ๊ทน๋ํ๋ฅผ ์ํ์ฌ ๊ณ ํผ์
๋ฅ (Vf
4% ์ด์) ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์๋ฉํธ ๋ณตํฉ์ฒด๊ฐ ๊ทธ ๋์์ด ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ํ๋ค(Kim et al. 2015(6); Kim 2017(5)).
๊ตญ๋ด์์๋ ์ถฉ๋ ๋ฐ ํญ๋ฐ ์ฌ๊ณ ์ ๋ํ ๋ฐฉํธโง๋ฐฉํญ ๊ด๋ จ ์์ฅ์ด ์ฃผ๋ก ํํ ํ๋ํธ, ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋ฐ ๊ตญ๋ฐฉ ์์ค๋ฌผ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ์ผ๋ถ ๊ตญ๊ฐ ์ค์์์ค์ ํ์ ๋์ด
์๋ค. ์ ์ค ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ๋ฐฉํธโง๋ฐฉํญ ๋ฐ ๋ดํ์ฑ๋ฅ ๊ธฐ๋ฅ์ ๋ถ์ฌํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ณ๋์ ๋์์ฑ
๋ง๋ จ๊ณผ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๋ณด๊ฐ์์ฌ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ ์ฉ๊ธฐ์ ์ด ํ์ํ ์ค์ ์ด๋ค(Lee
et al. 2015(7)).
๋ฐ๋ผ์ ์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ถฉ๊ฒฉ ๋๋ ํญ๋ฐ๊ณผ ๊ฐ์ด ์์ฉ์๊ฐ์ด ๋งค์ฐ ์งง์ ํ์ค์ ๋ํ ๋ด์ถฉ๊ฒฉ์ฑ๋ฅ ์ฆ๋๋ฅผ ์ํ์ฌ ๊ณ ํผ์
์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ์ถฉ์ ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ(Slurry
Infiltrated Fiber Concrete, SIFCON) ํํ์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์๋ฉํธ ๋ณตํฉ์ฒด(High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite, HPFRCC)์ธ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ์ถฉ์ ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์๋ฉํธ ๋ณตํฉ์ฒด(Slurry
Infiltrated Fiber Reinforced Cementitious Composite, SIFRCC)๋ฅผ ๊ฐ๋ฐ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ํจ์ฑ๋ฅ
ํน์ฑ์ ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๊ธฐ ๊ฐ๋ฐ๋ SIFRCC๋ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์๋ ๋ค๋ฅด๊ฒ ์ฌ์ ๋ฅผ ๋จผ์ ์ฑ์ ๋ฃ๊ณ ๊ทธ ์ฌ์ด์ฌ์ด๋ฅผ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ
์ถฉ์ ํ๋ ํํ๋ก ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ์ ๊ทน๋ํ๋ฅผ ๊ธฐ๋ํ ์ ์๋ค. ๊ฐ์ฌ์ ์ฌ์ด์ ์ถฉ์ ์ฑ๋ฅ ๊ฐ์ ์ ์ํด ๊ตต์ ๊ณจ์ฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ง ์๋ ํน์ง์ ๊ฐ๊ณ ์๋ค. ๋ํ SIFRCC์
๊ฐ์ ํน์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์ฌ๋ฃ ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ ์๋ฃ๊ฐ ๋งค์ฐ ๋ถ์กฑํ๋ฏ๋ก ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ๊ธฐ์ด์ ์ธ ์๋ฃ ์ ๊ณต์ด ๊ฐ๋ฅํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋ํ๋ค.
2. ์คํ๊ฐ์
2.1 ์ฌ์ฉ์ฌ๋ฃ
2.1.1 ์๋ฉํธ
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ 1์ข
๋ณดํตํฌํ๋๋์๋ฉํธ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฌผ๋ฆฌ์ โงํํ์ ํน์ฑ์ Table 1๊ณผ ๊ฐ๋ค.
Table 1. Material properties of used ordinary Portland cement
Physical properties
|
Specific gravity
|
Fineness (cm2/g)
|
Stability
(%)
|
Setting time
(min)
|
LOI (%)
|
Initial
|
Final
|
3.15
|
3,400
|
0.10
|
230
|
410
|
2.58
|
Chemical compositions (%, mass)
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
SO3
|
Al2O3
|
21.95
|
60.12
|
3.32
|
2.11
|
6.59
|
2.1.2 ์ค๋ฆฌ์นด ํธ
์ถฉ์ ์ฉ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๊ณ ๊ฐ๋ ๋ฐํ์ ์ํ์ฌ ํผํ์ฌ๋ก์ ์ค๋ฆฌ์นด ํธ์ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ฉํ ์ค๋ฆฌ์นด ํธ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ โงํํ์ ํน์ฑ์ Table 2์ ๊ฐ๋ค.
Table 2. Material properties of used silica fume
Physical properties
|
Specific gravity
|
Fineness (cm2/g)
|
2.10
|
200,000
|
Chemical compositions (%, mass)
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
SO3
|
Al2O3
|
96.00
|
0.38
|
0.10
|
-
|
0.25
|
2.1.3 ๊ณจ์ฌ
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ถฉ์ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ ํ๊ณ ์ฌ๋ฃ๋ถ๋ฆฌ ์ ๊ฐ์ ์ํ์ฌ 0.5 mm ์ดํ์ ์ง๊ฒฝ์ ๊ฐ๋ ์๊ณจ์ฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ํ ๊ฒฐํฉ์ฌ ๋๋น ์๊ณจ์ฌ๋์
1:0.5๋ก ์ค์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ์ฌ์ ์ฌ์ด์ฌ์ด์ ์ถฉ์ ์ ์ํ์ฌ ๊ตต์๊ณจ์ฌ๋ ์ฌ์ฉํ์ง ์์๋ค. Fig. 1์ ์ฌ์ฉ ์๊ณจ์ฌ์ ์
๋๋ถํฌ๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
Fig. 1. Grading curve of fine aggregate
2.1.4 ๊ณ ์ฑ๋ฅ๊ฐ์์
์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ ๋์ฑ์ ํฅ์์ํค๊ณ , ์ถฉ์ ์ฑ๋ฅ์ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ํด๋ฆฌ์นด๋ฅด๋ณธ์ฐ๊ณ ๊ณ ์ฑ๋ฅ๊ฐ์์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. Table 3์ ์ฌ์ฉํ ๊ณ ์ฑ๋ฅ๊ฐ์์ ์ ์ฑ์ง์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
Table 3. Properties of polycarboxylate high range water reducer (HRWR)
Specific gravity
|
pH
|
Alkali content
(%)
|
Chloride content (%)
|
1.05 ยฑ 0.05
|
5.0 ยฑ 1.5
|
less than 0.01
|
less than 0.01
|
2.1.5 ๊ฐ์ฌ์
๊ฐ์ฌ์ ๋ ๋ฒจ๊ธฐ์ B์ฌ์์ ์์ฐํ๋ ์ง๊ฒฝ 0.9 mm, ๊ธธ์ด 60 mm, ํ์๋น 65๋ฅผ ๊ฐ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด๊ฐ์ฉ ๊ฐ์ฌ์ (5D)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ฌ์ฉํ ๊ฐ์ฌ์ ์
ํน์ง์ ์ผ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ฉ ๊ฐ์ฌ์ (3D)์ ๋์ผํ๊ฒ ํํฌ ํ์
์ด๋, Fig. 2์ ๊ฐ์ด ํํฌ์ ํํ๊ฐ ์ผ๋ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ฉ ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๋ค ๋ ๋ฒ ๋ ๊บพ์ฌ ์๋ฉํธ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์์ ๋ถ์ฐฉ ์ฆ๊ฐ ๋ฐ ์ต์ปค๋ง ํจ๊ณผ๋ก ์ธํ์ฌ ๋ณด๋ค ์ฐ์ํ ์ธ์ฑ์ ํ๋ณดํ
์ ์๋ค. ์ฌ์ ํํฌ ํ์
์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ 3D ๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๋ค 5D ๊ฐ์ฌ์ ๊ฐ 1.8๋ฐฐ ์ด์ ์ฐ์ํ ์ธ๋ฐ ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ๋ฉฐ(RACEK and VACLAC
2015(9)), ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ชฉํํ๋ ์ธ์ฑ ์ฆ์ง ํจ๊ณผ์ ๊ธฐ์ฌํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋์ด 5D ๊ฐ์ฌ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉ ๊ฐ์ฌ์ ๋ก ๊ฒฐ์ ํ์๋ค. ๋ํ ์ฌ์ฉ ๊ฐ์ฌ์ ์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋
2,400 MPa์ด๋ค.
Fig. 2. Shape of steel fiber (5D vs. 3D)
2.2 SIFRCC
์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐํ SIFRCC๋ ์ถฉ๊ฒฉ ๋๋ ํญ๋ฐ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ทนํํ์ค์ ๋ํ ์ ํญ์ฑ๋ฅ์ ์ฆ๋์ํค๊ธฐ ์ํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ์ ๊ณ ํผ์
์ด ๊ฐ๋ฅํ SIFCON ํํ์
HPFRCC๋ก์ ๊ฐ์ฌ์ ๋ฅผ ๋ฏธ๋ฆฌ ํฌ์คํ๊ณ ๊ณ ์ฑ๋ฅ์ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ๋ฅผ ์ถฉ์ ํ๋ ํํ๋ก SIFRCC๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค. Fig. 3์ SIFRCC ์ ์ ๊ณผ์ ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
Fig. 3. Fabrication process of SIFRCC
2.3 ๋ฐฐํฉ
๋ฏธ๋ฆฌ ํฌ์คํ ๊ฐ์ฌ์ ๋ด๋ถ๊ณต๊ฐ์ ์ถฉ์ ํ๊ธฐ ์ํ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ๋ ์ถฉ์ ์ฑ๋ฅ์ ์ํ์ฌ ๋ฌผ-๊ฒฐํฉ์ฌ๋น๋ฅผ 0.4๋ก ๊ณ ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์ฑ๋ฅ๊ฐ์์ ์ฌ์ฉ๋์ ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ค๋๋๋น
2.5%๋ก ์ค์ ํ์๋ค. ๋ํ ์ฌ๋ฃ๋ถ๋ฆฌ ์ ๊ฐ ๋ฐ ์์ ๊ฐ๋ ํ๋ณด๋ฅผ ์ํ์ฌ ์๊ณจ์ฌ๋์ ๊ฒฐํฉ์ฌ ์ค๋์ 50%, ์ค๋ฆฌ์นด ํธ์ ์๋ฉํธ ์ค๋์ 15%๋ฅผ ์นํํ์ฌ
๋ฐฐํฉ์ ์งํํ์๋ค. Table 4๋ ์ฌ์ฉ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋ฐฐํฉ ํน์ฑ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ฐ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ์ 8%๋ก ๊ณ ์ ํ์ฌ SIFRCC๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค.
Table 4. Mix proportions of slurry mortar
W/B ratio
|
0.4
|
Superplasticizer
|
2.5 % (cement weight percent)
|
Fine aggregate content
|
1 : 0.5 (binder : fine aggregate)
|
Silica fume
|
15 % (cement weight percent)
|
2.4 ์คํ๋ฐฉ๋ฒ
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ํน์ฑ์ ํ๊ฐํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋
ธ์ถ์จ๋ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC์์ 2์๊ฐ ๋
ธ์ถ ํ SIFRCC์ ํจ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ์
๋ถ์ํ์๋ค. Fig. 4๋ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC์ ์จ๋๊ฐ์ด๊ณก์ ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, Fig. 5๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์คํ์ ๊ฒฝ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
Fig. 4. Heating curve for mortar slurry and SIFRCC
Fig. 5. High temperature exposure of mortar slurry and SIFRCC
๋ํ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ SIFRCC์ ํจ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํ์ฌ ASTM C 1609 Standard Test Method for Flexural
Performance of Fiber-Reinforced Concrete(Using Beam With Third-Point Loading)์ ์๊ฑฐํ์ฌ 100
ร 100 ร 350 mm์ ๊ฐ์ฃผํ ์ํ์ฒด๋ฅผ ์ ์ํ์ฌ ํจ์คํ์ ์ํํ์๋ค(Kim et al. 2015(6); Kim 2017(5)). Fig. 6๊ณผ ๊ฐ์ด 200ํค๊ธ ๋ง๋ฅ์ฌ๋ฃ์ํ๊ธฐ(UTM)๋ก 4์ ๊ฐ๋ ฅ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ํ์ฒด ์ค์๋ถ ๋ณ์๊ณ(LVDT) 2๊ฐ๋ฅผ ์ฅ์ฐฉํ ๊ฑฐ์น๋(Japanese Yoke)๋ฅผ
ํ์ฉํ์ฌ ์ค์๋ถ์ ์ฒ์ง ๋ณ์๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค. ํ์ค ๊ฐ๋ ฅ์ 1 mm/min์ ์๋๋ก ๋ณ์์ ์ด ๋ฐฉ์์ผ๋ก ํจ์คํ์ ์ํํ์๋ค(Kim et al. 2015(6); Kim 2017(5)). ํจ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ๋ฅผ ์ํ์ฌ ASTM C 1609์ ์(1)๊ณผ ๊ฐ์ด ํจ๊ฐ๋๋ฅผ ์ฐ์ ํ์๋ค.
Fig. 6. Bending test with third-point loading
์ฌ๊ธฐ์, P๋ ์คํ์์ ์ธก์ ๋ ์ต๋ ํ์ค, L์ ์ง๊ฐ๊ฑฐ๋ฆฌ(300 mm), b๋ ์ํ์ฒด์ ๋๋น(100 mm), d๋ ์ํ์ฒด์ ๋์ด(100
mm)์ด๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ํ๊ฐํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ASTM C 1609์์ ์ ์ํ๋ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ(specimen toughness)์
๊ณ์ฐํ์์ผ๋, ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ SIFRCC์ ํจ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ์ ASTM C 1609์์ ์ ์ํ๋ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ณก์ ์์์ ์ง๊ฐ๊ฑฐ๋ฆฌ L์ 1/150๊น์ง์
๋ฉด์ ์ผ๋ก ์ ์๋๋ ๊ฒ์ ์ ํฉํ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ์๋์ ์ผ๋ก ๋น๊ตํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ณก์ ์์ ์ฒ์ง 15 mm๊น์ง์
๋ฉด์ ์ผ๋ก ๋์ฒดํ์ฌ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ ํน์ฑ์ ๋น๊ตโง๋ถ์ํ์๋ค(Kim et al. 2015(6); Kim 2017(5)).
๋ํ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ํผํฌ์ ์์์ ํ์ค์ ์ ํํ์ฑ๊ฑฐ๋์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ ๊ฒฝ์ฐ, ์(2)๋ฅผ ํตํด ์ฒซ ๋ฒ์งธ ํ์ค ํผํฌ์ ์์์ ์ฒ์ง์ ๊ตฌํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด๋ก ๊ฐ์ฃผํ ์ ์๋ค(Ghosni et. al. 2014). ASTM C 1609์์๋
100 ร 100 ร 350 mm ํฌ๊ธฐ์ ์ํ์ฒด์ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ํ์ค ํผํฌ์ ์์์ ์ฒ์ง์ ์ฝ 0.04 mm๋ก ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
์ฌ๊ธฐ์, ฮด1์ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ํ์ค ํผํฌ์ ์์์ ์ฒ์ง, P1์ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ํผํฌ์ ์์์ ํ์ค, L์ ์ง๊ฐ๊ฑฐ๋ฆฌ, E๋ ์ํ์ฒด์
ํ์ฑ๊ณ์, I๋ ๋จ๋ฉด 2์ฐจ ๋ชจ๋ฉํธ, d๋ ํ๊ดด ์ ํ๊ท ๊น์ด, ฮผ๋ ์ํ์ฒด์ ํฌ์์ก ๋น์ด๋ค.
3. ์คํ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ์
3.1 ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํน์ฑ
Fig. 7์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์ถ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ค๋์์ค๋ฅ ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ 64 MPa
์์ค์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC 2์๊ฐ ๋
ธ์ถ ํ ์์ถ๊ฐ๋๋ 200 ยฐC์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฝ 13.3% ๊ฐ์ํ 55.5 MPa์ ์์ถ๊ฐ๋
๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ํ 400 ยฐC ๋
ธ์ถํ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์์ถ๊ฐ๋๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถํ์ง ์์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ๋ณด๋ค ์ฝ 20.5% ๊ฐ์ํ 50.9 MPa๋ก ๋ถ์๋์๋ค.
๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๊ฐ์ ์๋ฉํธ ํ์ด์คํธ๋ 100 ยฐC ์ดํ์์๋ ์๋ถ๊ฐ์์ ์ํ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ๋ฎ์ ์๋ถ๋์์ ์ดํฝ์ฐฝ๊ณ์์ ์ฆ๊ฐ์ ์ํด ์์๋๋ฉฐ, ๋ถํผ๊ฐ
์ ์ฒด์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ค(Sidney Mindess et. al. 2003(11)). ๋ํ ์๋ฉํธ ํ์ด์คํธ์ ๊ณจ์ฌ๋ 80~90 ยฐC์ ์จ๋์์๋ ๋ชจ๋ ํฝ์ฐฝํ๊ฒ ๋๊ณ , ์ฝ 110 ยฐC ์ด์์ด ๋๋ฉด ๊ณจ์ฌ๋ ๊ณ์ํด์ ํฝ์ฐฝํ์ง๋ง, ์๋ฉํธ
ํ์ด์คํธ๋ ์์ถํ๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋ค(Aldea et al. 1997(1); Bang 2017(3)). ํ์ง๋ง ์ด ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ณ ๋ คํ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC์์๋ ๋ชจ๋ ์๋ถ์ด ํ์ด์คํธ๋ก๋ถํฐ ๋น ์ ธ๋๊ฐ ๋๊น์ง ๊ฑด์กฐ์์ถ์ด ๋ฐ์ํ๋ฉฐ, ๋์ ์จ๋์์ ๋ด๋ถ์ ์ผ๋ก
์ํ๋ฌผ ๊ตฌ์ฑ์ ํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 7. Test results of compressive strength and weight loss of mortar slurry with
respect to exposure temperature
๋ํ ์์ถ๊ฐ๋ ์ ํ ์์ธ์ผ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ค๋์์ค์ด ๊ทธ ์์ธ์ด ๋ ์ ์๋ค. 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC 2์๊ฐ ๋
ธ์ถ ํ ์ค๋์์ค๋ฅ ์
๊ฐ๊ฐ 14.6%, 17.9% ๊ฐ์ํ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์๋ฉํธ ๊ฒฝํ์ฒด๊ฐ ๊ณ ์จ์ ๋
ธ์ถ๋๋ฉด ์ฝ 105 ยฐC์์ ์๋ถ์ด ์ฆ๋ฐํ๋ฉฐ, 180 ยฐC์์ ํํ์ ์ผ๋ก
๊ฒฐํฉํ๊ณ ์๋ ์๋ถ์ ์ผ๋ถ๊ฐ ์ฆ๋ฐํ๊ธฐ ์์ํ๋ค. ๋ํ ์ฝ 250~350 ยฐC์์๋ ์นผ์์ค๋ฆฌ์ผ์ดํธ ์ํ์์ฑ๋ฌผ์ ๊ทธ ํจ์ ์๋ถ์ ์ฝ 20% ์์ค์ ์ผ์ผํจ๋ค๊ณ
๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋ค(Menzel 1943(8); Sanjayan and Stocks 1993(10); Bang 2017(3)). ์ด๋ฌํ ์์ธ๋ค๋ก ์ธํ์ฌ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์์ถ๊ฐ๋ ๊ฐ์๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋น๋ก์ ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ๊ฐ์ฌ์ ๊ฐ
ํผ์
๋ SIFRCC์ ํจ์ฑ๋ฅ์๋ ๋ค์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
3.2 ํจ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ
Fig. 8์ ๋
ธ์ถ์จ๋ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณ์๋ณ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ณก์ ์ ๋น๊ตํ๊ณ ์๋ค.
Fig. 8. Load-mid span deflection curves with respect to exposure temperature
์ฒซ ๋ฒ์งธ ํ์ค ํผํฌ์ ์์์ ์ฒ์ง์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์(2)์ ์ํด ์ฝ 0.5 mm๋ฅผ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC ๋ณ์์์๋ ์ฝ 0.5 mm, ๋ฐ 0.4 mm๋ก ๋ถ์๋์๋ค.
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ SIFRCC ํจ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ์ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์(์ฒซ ๋ฒ์งธ ํ์ค ํผํฌ์ ์์์ ์ฒ์ง) ์ดํ ํ์ค์ด ์ง์์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
์ด๋ ๊ณ ํผ์
์ ๊ฐ์ฌ์ ๊ฐ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์์๋ ๊ฐ๊ต์ญํ (bridging effect)์ ํจ์ผ๋ก์จ ์ถฉ๋ถํ ์๋์ง์ ํก์๋ฅผ ํตํ์ฌ ํ์ค์ด ์ง์์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ
๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ํ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์ normal condition์์์ ๋ณ์๋ ์ฒ์ง 3 mm ์์ค์์ ์ต๋ํ์ค ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ต๋ํ์ค
์ดํ์๋ ์ถฉ๋ถํ ์๋์ง๋ฅผ ํก์ํ์ฌ ์๋ฉํธ ๋ณตํฉ์ฒด๊ฐ ์ถฉ๊ฒฉ, ํญ๋ฐ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ทนํํ์ค์ ์ ํญํ ์ ์๋๋ก ์ญํ์ ์ฑ์ง์ด ๊ฐ์ ๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค. ๋ํ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ
200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC์ ๋
ธ์ถํ ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ๋์ผํ๊ฒ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์ ์ดํ์๋ ๊ณ ํผ์
์ ๊ฐ์ฌ์ ๋ก ์ธํ์ฌ ์ง์์ ์ผ๋ก
ํ์ค์ด ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค. ํ์ง๋ง ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์์๋ 3 mm ์ ํ์์ ์ต๋ํ์ค ๊ฐ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์ดํ ํ์ค์ด ๊ฐ์ํ ๋ฐ๋ฉด, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ
200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC ๋ณ์์์๋ 6~7 mm ์์ค์์ ์ต๋ํ์ค ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ดํ ํ์ค์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. ์ด๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง
์์ ๋ณ์์์๋ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๋์ ๊ฐ๋์ ๊ฐ์ฌ์ ์ ํน์ง(5D)์ธ ์ต์ปค๋ง ํจ๊ณผ๋ก ์ธํ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ์ฆ์ง์ด ํ๊ดด๋ฉด์์ Fig. 9์ ๊ฐ์ด ์ฌ์ ๊ฐ ํ๋จ๋๋ ํ๊ดด์์์ด ๋ํ๋ ์ด๊ธฐ์ ํ์ค ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๊ธ๊ฒฉํ ์ด๋ฃจ์ด์ง ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC ๋ณ์์์๋
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๊ฐ๋ ๊ฐ์, ๋ด๋ถ ์๋ถ์ ์ฆ๋ฐ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌผ๋ฆฌโงํํ์ ๋ณํ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ๊ณ๋ฉด์์์ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ์ด ์ ํํ์ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ๋จ๋๋ค. ์ด๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์์๋ ํ๊ดด๋ฉด์์์ ์ฌ์ ๊ฐ ํ๋จ๋์์ผ๋, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC์ ๋ณ์์์๋ Fig. 10๊ณผ ๊ฐ์ด ํ๊ดด๋ฉด์์์ ํ๊ดด์์์ด ์ฌ์ ํ๋จ์ด ์๋ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋ ์ ํ๋ก ์ธํ ์ฌ์ ๋ฝํ ํ์์ด ๋ฐ์ํ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ด์ ๋ก ์ธํด ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์
์ดํ์๋ ์ง์์ ์ผ๋ก ํ์ค์ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ก์ผ๋ฉฐ, ์ด๊ธฐ์ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์ ๋ณ์๋ณด๋ค ์์์ผ๋, ์ต๋ํ์ค ์ดํ์์์ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์
์ฐ์ํ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค
Fig. 9. Failure mode at normal condition
Fig. 10. Failure mode at 400 ยฐC
Fig. 11์์ Fig. 13์ ๋
ธ์ถ ์จ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณ์๋ณ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ณก์ ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ํ๊ท ์ต๋ํ์ค 152.3 kN(45.7 MPa)
์์ค์ ๋งค์ฐ ์ฐ์ํ ํจ์ ํญ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. ๋ํ ์ต๋ํ์ค์์์ ์ฒ์ง์ 3 mm ์์ค์ผ๋ก ๋ถ์๋์์ผ๋ฉฐ, ์ต๋๊ฐ๋ ๋๋ฌ ์ดํ ์๋ฅ๊ฐ๋๊ฐ
์ง์๋๋ ํน์ง์ ๋ณด์๊ณ , ์ด๋ ์๋ฅ๊ฐ๋ ํ๋ณด๋ฅผ ํตํด ์ถฉ๋ ๋ฐ ํญ๋ฐ์ฌ๊ณ ์ดํ์๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ทจ์ฑํ๊ดด์ ๋ํ ๋ถ๊ดด๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ํ๊ท ์ต๋ํ์ค ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ํ๊ท ์ต๋ํ์ค๋ณด๋ค 5.3% ๊ฐ์ํ 144.2 kN(43.3 MPa)
์์ค์ผ๋ก ์ฐ์ํ ํจ์ ํญ ์ฑ๋ฅ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ํ Fig. 12์ ๊ฐ์ด ์ต๋ํ์ค์์์ ์ฒ์ง์ด ์ฝ 6~7 mm ์์ค์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. ์ด๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ฐ ๋ด๋ถ ํํ์ ๋ณํ๋ก ์ธํ์ฌ
๊ฐ์ฌ์ ์์ ๊ณ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ์ ํ๋ก ์ธํ์ฌ ์ฌ์ ์ ๋ฝํ ํ์์ด ๋ฐ์ํ์ฌ SIFRCC ์์ฒด์ ์ธ์ฑ๋ฅ๋ ฅ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ด๊ธฐ ์ธ์ฑ๋ฅ๋ ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ,
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์๊ฐ ์ฌ์ ์ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค ์ฌ์ด์ ๊ณ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ์ด ์ฐ์ํ์ฌ ๋์ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ๋ฉด, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์๊ฐ
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์๋ณด๋ค ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ ์ธก๋ฉด์์๋ ์ฐ์ํ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค.
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 400 ยฐC ๋ณ์์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ํ๊ท ์ต๋ํ์ค ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ํ๊ท ์ต๋ํ์ค๋ณด๋ค 29.6%, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์๋ณด๋ค 25.7%
๊ฐ์ํ 107.2 kN(32.2 MPa) ์์ค์ ํจ์ ํญ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. Fig. 13๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ต๋ํ์ค์์์ ์ฒ์ง์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น์ทํ 6 mm ์ ํ ์์ค์ผ๋ก ๋ถ์๋์๋ค. ๋ํ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ฑฐ๋
ํน์ฑ์ Fig. 12์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ๋น์ทํ ํ์ค-์ฒ์ง ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์์ง๋ง, ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ ์ธก๋ฉด์์๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ๋ค์ ๋ชป ๋ฏธ์น๋
๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ๋ก ์ธํ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๊ฐ๋ ์ ํ ๋ฐ ํํ์ ๋ฌผ์ฑ๋ณํ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ์์ ๊ณ๋ฉด์์ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ์ ํ๊ฐ ์์ธ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 11. Load-mid span deflection curves at normal condition
Fig. 12. Load-mid span deflection curves at 200 ยฐC
Fig. 13. Load-mid span deflection curves at 400 ยฐC
3.3 ํจ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ธ์ฑ
Fig. 14๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ๊ณ ์๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ต๋ ํจ๊ฐ๋ 50 MPa ์์ค์ ์ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
์ด๋ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฝ 60% ์ด์์ ํด๋นํ๋ ๊ฐ๋ ์์ค์ผ๋ก ๋์ ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ๋ก ์ธํ์ฌ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฌ๋ฆฌ ํจ์ ๋ํ ์ ํญ์ฑ์ด ์ฐ์ํ ๊ฒ์ ์
์ ์์๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ์ต๋ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, 46.2 MPa ์์ค์ผ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์๋ณด๋ค ๋ค์ ๊ฐ์ํ์์ผ๋ ์ด ์ญ์ ๋งค์ฐ
์ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๋ฐ๋ฉด ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 400 ยฐC ๋ณ์์ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, 35.9 MPa ์์ค์ผ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์ ๋ฐ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ
200 ยฐC ๋ณ์๋ณด๋ค ์ฝ 29% ๋ฐ 26% ๊ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ ๋
ธ์ถ์จ๋์ ์์น์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๊ฐ๋ ์ ํ์ ๊ธฐ์ธํ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ๋จ๋๋ค. Table 5๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ณ์๋ณ ์ต๋ ํจ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ ์ฐ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
Fig. 14. Tests result of flexural strength with respect to exposure temperature
Table 5. Flexural strength and specimen toughness
Variables
(exposure temperature)
|
Flexural strength
(MPa)
|
Specimen toughness
(Nโงm)
|
Average of flexural strength
(MPa)
|
Average of specimen toughness
(Nโงm)
|
Normal
|
44.9
50.4
41.8
|
1,243.2
1,567.3
1,216.1
|
45.7
|
1,342.9
|
200 ยฐC
|
40.4
46.2
|
1,471.8
1,582.2
|
43.3
|
1,527.0
|
400 ยฐC
|
28.4
35.9
|
1,057.3
1,221.8
|
32.2
|
1,139.6
|
์ด ์ฐ๊ตฌ์์๋ 2.4์ ์คํ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ค๋ช
ํ๋ฏ์ด ASTM C 1609์์ ์ ์ํ๋ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ์ ๊ณ์ฐํ์์ผ๋, SIFRCC ํจ๊ฑฐ๋ ํน์ฑ์ ์ง๊ฐ๊ฑฐ๋ฆฌ L์
1/150(2 mm)๊น์ง์ ๋ฉด์ ์ผ๋ก ์ ์๋๋ ๊ฒ์ ์ ํฉํ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ์๋์ ์ผ๋ก ๋น๊ตํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ํ์ค-์ฒ์ง
๊ณก์ ์์ ์ฒ์ง 15 mm๊น์ง์ ๋ฉด์ ์ผ๋ก ๋์ฒดํ์ฌ ๋ณ์๋ณ ์ธ์ฑ ํน์ฑ์ ๋น๊ตํ์๋ค.
Fig. 15๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น๊ตํ๊ณ ์๋ค. ์ฒ์ง 15 mm๊น์ง์ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ์ธ์ฑ์ 1,342.9
Nโงm๋ฅผ ๋ํ๋ธ ๋ฐ๋ฉด, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์์ ์ธ์ฑ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ์ธ์ฑ๋ณด๋ค 12% ์ฆ๊ฐํ 1,527.0 Nโงm ์์ค์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋
ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC์ ๋ฐ๋ฅธ ์ธ์ฑ ๊ฐ์ด ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์๋ณด๋ค ๋ ์ฐ์ํ ์ด์ ๋ ๊ฐ์ฌ์ ์ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค ์ฌ์ด์ ๊ณ๋ฉด
๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ์ ํ๋จ ๋๋ ๋ฝํํ์์ ๊ธฐ์ธํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 15. Tests result of specimen toughness with respect to exposure temperature
๋ํ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 400 ยฐC ๋ณ์์ ์ํ์ฒด ์ธ์ฑ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์ ๋ฐ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์๋ณด๋ค ์ฝ 12% ๋ฐ 15% ๊ฐ์ํ 1,139.6
Nโงm ์์ค์ ์ธ์ฑ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ์์์ ๊ฐ์์จ(26~29%)๋ณด๋ค ๋ ์์ ๊ฐ์์จ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC๋ณด๋ค
์๋์ ์ผ๋ก ๋์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 400 ยฐC๋ก ์ธํ์ฌ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋ฐ ๊ฐ์ฌ์ ์ ์ฑ๋ฅ์ ํ๋ก ์ธํ์ฌ ์ธ์ฑ์ด ๊ฐ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ๋ํ ์ต๋ํ์ค ์ดํ์ ์๋ฅ๊ฐ๋
ํ๋ณด๊ฐ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ ํฅ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
4. ๊ฒฐ ๋ก
์ด ์ฐ๊ตฌ๋ ์ถฉ๊ฒฉ ๋๋ ํญ๋ฐ๊ณผ ๊ฐ์ด ์์ฉ์๊ฐ์ด ๋งค์ฐ ์งง์ ํ์ค์ ๋ํ ๋ด์ถฉ๊ฒฉ์ฑ๋ฅ ์ฆ๋๋ฅผ ์ํ์ฌ ๊ฐ๋ฐํ SIFRCC์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ํจ๊ฑฐ๋
ํน์ฑ์ ๋ํ ์คํ์ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฒฐ๋ก ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
1) ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ์์ถ๊ฐ๋๋ ๋
ธ์ถ์จ๋ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ๋ก ์ธํ์ฌ ์๋ฉํธ ํ์ด์คํธ์์ ์๋ถ์ด
๋น ์ ธ๋์ ๊ฑด์กฐ์์ถ์ ์ํด ๊ฐ๋๊ฐ ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
2) ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ค๋์์ค์ ์ต๋ 18% ์์ค์ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์นผ์์ค๋ฆฌ์ผ์ดํธ ์ํ์์ฑ๋ฌผ์ด 350 ยฐC ์์ค์์ 20%์ ํจ์ ์๋ถ์ ์์คํ๋ค๋ ์ ํ์ฐ๊ตฌ
์๋ฃ์ ๋น์ทํ ์์ค์ ์์น์ธ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค.
3) ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์์์๋ ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๋์ ๊ฐ๋์ ๊ฐ์ฌ์ ์ ํน์ง(5D)์ธ ์ต์ปค๋ง ํจ๊ณผ๋ก ์ธํ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ์ฆ์ง์ด ํ๊ดด๋ฉด์์ ์ฌ์ ๊ฐ ํ๋จ๋๋
ํ๊ดด์์์ด ๋ํ๋ ์ด๊ธฐ์ ํ์ค ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๊ธ๊ฒฉํ ์ด๋ฃจ์ด์ง ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ฐ 400 ยฐC ๋ณ์์์๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ
์ฌ๋ฌ๋ฆฌ ๋งคํธ๋ฆญ์ค์ ๊ฐ๋ ๊ฐ์, ๋ด๋ถ ์๋ถ์ ์ฆ๋ฐ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌผ๋ฆฌโงํํ์ ๋ณํ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ฐ์ฌ์ ๊ณ๋ฉด์์์ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ์ด ์ ํํ์ฌ ์ฌ์ ๋ฝํ ํ์์ด ๋ฐ์ํ์๋ค.
ํ์ง๋ง ์ฒ์ง 0.4~0.5 mm์์์ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์ ์ดํ์๋ ์ง์์ ์ผ๋ก ํ์ค์ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ก์ผ๋ฉฐ, ์ด๊ธฐ์ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์
๋ณ์๋ณด๋ค ์์์ผ๋, 1,000 Nโงm ์ด์์ ์ฐ์ํ ์๋์ง ํก์๋ฅ๋ ฅ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
4) ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ํ์ง ์์ ๋ณ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ต๋ 50 MPa์ ์ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฝ 60%
์ด์์ ํด๋นํ๋ ๊ฐ๋ ์์ค์ผ๋ก ๋์ ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ๋ก ์ธํ์ฌ ์ผ๋ฐ ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ฌ๋ฆฌ ํจ์ ๋ํ ์ ํญ์ฑ์ด ์ฐ์ํ ๊ฒ์ ์ ์ ์์๋ค. ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200
ยฐC ๋ณ์์ ์ต๋ ํจ๊ฐ๋ ์คํ๊ฒฐ๊ณผ, ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์๋ณด๋ค ๋ค์ ๊ฐ์ํ์์ผ๋ ๋น์ทํ ์์ค์ผ๋ก ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์๋ ์ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ํ๋ธ ๋ฐ๋ฉด,
๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 400 ยฐC ๋ณ์์ ํจ๊ฐ๋๋ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ ํ์ง ์์ ๋ณ์ ๋ฐ ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ 200 ยฐC ๋ณ์๋ณด๋ค ์ฝ 29% ๋ฐ 26% ๊ฐ์ํ ํจ๊ฐ๋ ๊ฐ์ ๋ํ๋ด์๋ค.
5) ๊ณ ์จ๋
ธ์ถ์ ๋ฐ๋ฅธ SIFRCC์ ํจ ํ๊ดด ์, ์ฒ์ง 0.4~0.5 mm์์์ ์ด๊ธฐ๊ท ์ด ๋ฐ์ ์ดํ์๋ ๋์ ์ฌ์ ํผ์
๋ฅ ๋ก ์ธํ์ฌ ํ์ค์ด ์ง์์ ์ผ๋ก
์ฆ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ํผ์
์ ๊ฐ์ฌ์ ํผ์
์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ์ต๋ ๊ฐ๋ ์ดํ์๋ ์ถฉ๋ถํ ์๋ฅ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๋ณดํ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์๋ฅ๊ฐ๋ ํ๋ณด๋ฅผ ํตํด ์ถฉ๊ฒฉ, ํญ๋ฐ๊ณผ ๊ฐ์ ์์ฉ์๊ฐ์ด
์งง์ ๊ทนํํ์ค์ ๋ํ ์ ํญ์ฑ๋ฅ ๋ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ทจ์ฑํ๊ดด๋ฅผ ์ต์ ํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
์ด ์ฐ๊ตฌ๋ ๊ตญํ ๊ตํต๋ถ ๊ฑด์ค๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ฌ์
(๊ณผ์ ๋ฒํธ:17SCIP- B128706-01)๊ณผ ๊ตญํ ๊ตํต๋ถ ๊ฑด์ค๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ฌ์
(๊ณผ์ ๋ฒํธ: 18SCIP-B146646-01)์
์ฐ๊ตฌ๋น ์ง์์ ์ํด ์ํ๋์์ต๋๋ค.
References
Aldea C. M., Franssen J. M., Dotreppe J. C., 1997, Fire test on Normal and High-Strength
Reinforced Concrete Columns, International Workshop on Fire Performance of High-Strength
Concrete, Gaithersburg 13-14 February 1997 USA, NIST Special Publication, Vol. 919,
pp. 109-124

ASTM C 1609 , 2012, Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced
Concrete (Using Beam With Third-Point Loading), American Society for Testing and Materials
(ASTM)

Bang D.-Y., 2017, Mechanical properties of Ultra high strength concrete at high temperature
with polypropylene, nylon fiber, Master Thesis, Chungman National University. (In
Korean)

Ghosni N., Samali B., Valipour H., 2014, Flexural behaviour of high strength concrete
composite incorporating long hooked-end steel fibres, 23rd Australasian Conference
on the Mechanics of Structures and Materials, Bryon Bay 9-12 December 2014, Southern
Cross University, pp. 327-332

Kim S., 2017, Strengthening Effect on Impact Resistance of Externally Reinforced RC
Member with SIFRCC and FRP, Ph.D. dissertation, Kangwon National University. (In Korean)

Kim S.-W., Cho H.-M., Lee H.-Y., Park C.-W., 2015, Flexural Performance Characteristics
of High Performance Slurry Infiltrated Fiber Reinforced Cementitious Composite according
to Fiber Volume Fraction, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance
and Inspection, Vol. 19, No. 4, pp. 109-115 (In Korean)

Lee J.-H., Park C.-W., Yoon Y.-S., Kim S.-W., 2015, Study on the Necessity of Development
of Blast Resistance and Protection, The Magazine of the Korean Society of Hazard Mitigation,
Vol. 15, No. 4, pp. 99-105 (In Korean)

Menzel, C. A. , 1943, Tests of the fire resistance and thermal properties of solid
concrete slabs and their significance, ASTM proceedings, Vol. 43, No. , pp. 1099-1153

RACEK Vaclav , VODICKA Ja , 2015, CHARACTERISTICS OF SFRC WITH FIBRES DRAMIX 4D AND
5D PRODUCED BY BEKAERT, FIBRE CONCRETE 2015, Prague 10-11 September 2015. Czech Republic,
pp. 1-5

Sanjayan G., Stocks L. J., 1993, Spalling of High-Strength Silica Fume Concrete in
Fire, Materials Journal (ACI), Vol. 90, No. 2, pp. 170-173

Mindess Sidney , Francis Young J. , Darwin David , 2003, Concrete, Second Edition,
Prentice Hall, pp. 459-469
