고강도 콘크리트 폭렬과 내화 판정

정의

콘크리트는 내화성이 우수한 재료로 알려져 있다.

그러나 화재 시 표면이 급격히 떨어져 나가는 폭렬이 문제가 된다.

폭렬은 내부 수증기압과 열응력이 인장강도를 넘을 때 발생한다.

발생 원리

폭렬은 순서대로 진행된다. 먼저 표면이 급하게 가열되어 수분이 증발한다.

수증기는 온도 구배를 따라 내부로 이동해 찬 영역에서 응결한다.

치밀한 공극에서는 수증기가 빠져나가지 못해 공극압이 쌓인다.

압축응력이 인장응력을 넘으면 표층이 박락되며 폭렬이 일어난다.

고강도와 보통강도 비교

고강도 콘크리트는 보통강도 콘크리트와 조직이 다르다.

조직이 치밀하면 수증기 배출 통로가 부족해 폭렬 위험이 높아진다.

파괴도 골재를 관통하는 취성 파괴로 진행되어 경고 없이 나타날 수 있다.

그래서 설계기준강도 50MPa 이상은 내화 관리 대상으로 따로 정해진다.

내화 판정 예

설계기준강도 60MPa 기둥의 내화 시험 결과를 판정하는 예를 보자.

시험체 모두 내화구조 성능기준의 규정 시간까지 주철근 평균 538℃, 최고 649℃ 이하여야 한다.

측정값은 평균 521℃, 최고 637℃로 두 기준 모두 이하다.

따라서 이 기둥은 내화성능기준에 적합하다고 판정된다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 세 가지를 정리한다.

첫째, 폭렬은 수증기압과 열응력이 함께 작용한다고 써야 한다.

둘째, 내화 판정 온도는 콘크리트가 아니라 주철근 온도로 본다.

셋째, 성적서 유효기간과 시험 생략 조건은 구분해서 쓴다.

정리

정리하면 폭렬은 수증기압과 열응력이 원인인 표면 박락이다.

고강도 콘크리트는 설계기준강도 50MPa 이상이 관리 대상이다.

내화 판정은 주철근 평균 538℃, 최고 649℃ 이하를 기준으로 한다.

시험 성적서는 3년이 유효기간이고, 화재 후에는 잔존 내력을 평가한다.