콘크리트 폭렬

정의

콘크리트 폭렬은 화재처럼 급격히 가열될 때 표면이 떨어져 나가는 현상이다.

표면이 파편 형태로 박락되어 단면이 줄어드는 현상이다.

발생 원리

폭렬의 원인은 두 가지다. 가열된 수분이 만드는 수증기압과 열응력이다.

공극이 치밀하면 수증기가 빠져나가지 못해 내부 압력이 쌓인다.

두 힘이 인장 강도를 넘으면 표면이 파편 형태로 분리된다.

고강도 콘크리트

고강도 콘크리트는 조밀한 조직이라 수증기가 빠져나가기 어렵다.

그래서 같은 가열 조건에서도 보통 강도보다 폭렬 위험이 크다.

근거 자료에서는 55MPa 이상에서 폭렬 취약성이 두드러진다고 본다.

대책: 섬유 혼입

폭렬 방지 대책 중 대표적인 것이 폴리프로필렌 섬유 혼입이다.

섬유는 가열 시 녹아 수증기가 빠져나가는 통로를 만든다.

가상의 예로 콘크리트 1m³에 1kg/m³을 혼입하면 섬유는 1kg이다.

국제 사례에서 1kg/m³ 이상 혼입이 효과가 있다고 보고되었다.

실제 혼입량은 시험 결과와 시방 기준에 따라 정해야 한다.

영향

폭렬이 일어나면 피복이 떨어져 나가 철근이 직접 가열된다.

철근은 고온에서 강도가 급격히 떨어져 내력이 저하된다.

화재 후 보수와 구조 안전 진단이 필요해지는 경우가 많다.

헷갈리는 점

원인을 열응력 하나로만 쓰는 것이 시험에서 가장 흔한 실수다.

섬유 혼입은 강도 증가가 아니라 수증기 통로를 만드는 목적이다.

정리

정리해 보자. 폭렬은 열응력과 내부 증기압이 함께 만든다.

고강도 콘크리트는 조밀해서 증기가 빠지기 어려우므로 위험이 크다.

영향은 철근 노출과 내력 저하, 대책은 섬유 혼입과 피복 확보다.