콘크리트 폭열현상

폭열현상이란

콘크리트 폭열현상은 화재 등 고온을 받은 콘크리트 표층이 떨어져 나가는 현상이다.

겉면이 떨어지면 철근이 직접 열을 받아 구조 안전에 직결된다.

고강도 콘크리트는 치밀해서 폭열 위험이 더 크다. 원리와 방지대책을 함께 알아야 한다.

두 가지 힘

폭열의 원리는 두 가지 힘이다. 첫째는 수증기압, 둘째는 열응력이다.

수분이 빠지지 못하고 내부에서 응축되면 공극 압력이 급격히 올라간다.

표면이 팽창하면 내부 구속으로 응력이 생기고, 압축과 인장이 함께 작용한다.

두 힘이 함께 작용해 강도를 넘으면 표층이 박리된다.

관리기준 판정 예시

예를 들어 설계기준강도 60MPa 기둥 시험체의 주철근 온도를 측정했다고 하자.

측정 평균은 521℃로 기준 538℃ 이하이고, 최고는 637℃로 기준 649℃ 이하다.

두 조건을 모두 만족하므로 이 시험체는 내화성능 기준에 적합하다.

다만 기준 상한에 가까운 값이므로 시험 조건의 재현성을 점검해야 한다.

방지대책과 주의점

폭열 대책은 재료, 시공, 설계 측면으로 나누어 생각하면 정리가 쉽다.

폴리프로필렌 섬유는 수증기 통로를 만들지만, 혼입량에 따라 효과가 달라진다.

피복두께와 내화 피복은 열 전달을 늦춰 폭열을 줄이는 대책이다.

관리대상은 설계기준강도 50MPa 이상 기둥과 보다. 조건을 빠뜨리면 감점된다.

앞의 문제 정답은 적합이다. 521℃는 538℃ 이하이기 때문이다.

정리

정리하자. 폭열은 수증기압과 열응력이 함께 작용해 표층이 떨어지는 현상이다.

고강도 콘크리트는 치밀해서 폭열 위험이 크고, 50MPa 이상이 관리대상이다.

주철근 온도는 평균 538℃, 최고 649℃ 이하를 만족해야 한다.

방지대책과 시험성적서, 현장 일치 확인을 함께 챙기는 것이 핵심이다.