고강도콘크리트 폭렬

폭렬이란

고강도콘크리트 폭렬은 화재 시 고온에 노출된 콘크리트 표면이 떨어져 나가는 현상이다.

수증기압과 열응력이 복합적으로 작용해 표층이 박리되거나 비산한다.

강도가 높을수록 이 현상이 더 쉽게 생긴다.

폭렬이 생기는 원리

폭렬은 두 원인이 겹쳐 일어난다.

첫째는 수증기압이다. 가열로 생긴 수증기가 치밀한 조직에 갇혀 압력이 커진다.

둘째는 열응력이다. 표면이 팽창하면 표면은 압축, 내부는 인장을 받는다.

수증기압이 크거나 압축응력이 인장응력을 넘으면 박리가 시작된다.

고강도콘크리트가 취약한 이유

보통강도 콘크리트는 모세관 공극이 연결되어 있어 증기가 빠져나간다.

고강도 콘크리트는 조직이 조밀해 배출이 막히고 증기압이 쌓인다.

특히 55MPa 이상에서 폭열 위험이 두드러진다고 보고되어 있다.

섬유 혼입은 이 문제를 해결하는 대표 수단이다.

PP 섬유가 폭렬을 줄이는 원리

폴리프로필렌 섬유는 폭렬을 줄이는 대표적인 섬유다.

섬유는 배합 시 체적비로 혼입한다.

가열되면 약 160~170℃ 부근에서 섬유가 용융된다.

용융된 자리가 수증기 배출 통로가 되어 내부 증기압이 낮아진다.

섬유량 계산 예시

예로 콘크리트 1㎥에 PP 섬유를 체적비 0.1%로 혼입하는 경우를 계산한다.

섬유 체적은 1㎥의 0.1%, 즉 1,000cm³이다.

여기에 밀도 0.91g/cm³을 곱하면 섬유 질량은 910g이다.

즉 1㎥당 PP 섬유는 약 0.91kg을 혼입한다.

정리와 직접 풀기

이 영상의 핵심을 정리한다.

폭렬은 수증기압과 열응력이 겹쳐 생기고, 고강도 콘크리트에서 특히 문제된다.

폭렬 저감은 섬유 혼입과 피복 확보를 함께 적용하는 것이 기본이다.

PP 섬유가 폭렬을 줄이는 방식을 직접 골라 보자.