KR20120071000A - Fire-resistance of light-weight permanent form and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 경량 내화 비탈형 거푸집의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition of a lightweight fire-resistant slope formwork and a method for producing the same.
최근 건설업계의 3D업종의 기피현상에 따른 철근공, 거푸집공 등의 기능 노동자의 부족, 고령화, 외국인노동자 고용 현상과 낮은 노동생산성은 건설업계의 심각한 현안이다. 과거에는 재료비의 비중이 높았으므로 재료의 낭비를 줄이기 위한 합리화가 추진되었다. 하지만 요즘은 노무비 비율의 급격한 증대로 인하여 공기단축이나 합리화, 시스템화를 통해서 경쟁에서 생존해 나가고 있다. 또한 기존 목재 거푸집은 콘크리트 공사 후 건축 폐자재를 다량으로 발생시키고, 거푸집 공사시 소음과 진동을 발생시키며, 강재거푸집은 초기투자비의 과대와 부재 조립, 해체, 운반을 장비와 인력에 의존하므로 시공 속도가 늦고 인적 수급 상황에 민감한 단점이 있다. 이런 일반거푸집의 단점을 개선하려면 일정한 크기와 두께로 거푸집을 공장에서 제작하여, 현장에서는 조립만 실시하는 비탈형 거푸집이 효율적이라고 할 수 있겠다.Lack of skills workers such as rebar workers and formwork, aging, foreign workers employment and low labor productivity due to the recent 3D industry evasion phenomenon are serious issues in the construction industry. In the past, the ratio of material costs was high, and rationalization was pursued to reduce material waste. However, these days, due to the rapid increase in labor costs, they are surviving the competition through air shortening, rationalization, and systemization. In addition, existing timber formwork generates a large amount of construction waste materials after concrete construction, generates noise and vibration during formwork, and steel formwork relies on equipment and manpower for excessive initial investment and assembly, disassembly, and transportation. The disadvantage is that it is late and sensitive to personnel supply and demand. In order to improve the shortcomings of the general formwork, the formwork is manufactured at the factory with a certain size and thickness, and the slope formwork which is only assembled in the field can be said to be efficient.
이와 더불어 최근 도시화와 함께 건축물의 대형화, 고층화 및 이에 대한 수요가 증가하고, 30층 이상의 초고층 건물이 일반화되며 고강도 콘크리트가 주요 구조부재에 사용되고 있다. 그러나 고강도 콘크리트는 낮은 물-시멘트비, 내부 공극의 감소, 부재 단면 크기의 감소에 따라 화재시 보통 콘크리트보다 콘크리트 내부의 수증기압 상승과 이에 따른 폭렬 등의 문제점이 큰 것으로 보고되고 있다. 이 같은 고강도 콘크리트는 화재에 취약하여 거주자의 안전상 여러 가지 문제점을 안고 있으므로, 고강도 콘크리트의 내화성능의 중요성이 날로 증대되고 있다. 이에 따라 국토해양부에서도 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준"을 마련하여 강도 50MPa 이상의 콘크리트 구조체에는 반드시 화재 시 규정된 시간 안에 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃ 이하가 되도록 고시하고 있으며, 구조체의 내화성능실험도 KS F 2257(1-9)에 따라 이루어지도록 정하고 있다(건축물의 피난?방화구조 등의 기준에 관한 규칙개정안, 국토해양부, 2008). 이러한 화재에 관한 고강도 콘크리트의 문제점을 극복하기 위한 방법 중 하나로 콘크리트에 각종 유기섬유를 혼입하여 내부 수증기압을 감소시켜 화재로 인한 폭렬현상을 방지하는 방법이 사용되고 있지만, 콘크리트 타설 시 시공성 저하 및 화재 후 보수에 대한 어려움이 있는 문제점을 안고 있다. 또한 이 방법은 콘크리트 구조체의 전 부분에 걸쳐 적용되기 때문에 경제적으로도 효율적이지 못한 측면이 있다. 따라서 고강도 콘크리트의 내화성능의 직접적인 향상을 위해서는 고강도 콘크리트가 화재로 인한 열을 받는 부위로부터 열을 직접적으로 차단해 줄 수 있는 공법이 좀 더 효율적이라고 할 수 있다. In addition, with the recent urbanization, large-scale, high-rise buildings and demand for such buildings are increasing, high-rise buildings with 30 or more floors have been generalized, and high-strength concrete is used for major structural members. However, high-strength concrete has been reported to have greater problems such as increased water vapor pressure and consequent explosion in concrete than fire due to low water-cement ratio, reduced internal voids, and reduced member cross-sectional size. Since such high strength concrete is vulnerable to fire and has various problems for the safety of residents, the importance of fire resistance performance of high strength concrete is increasing day by day. Accordingly, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs has established the "Fire Resistance Performance Standard for High Strength Concrete Columns / Beams" to ensure that the concrete structures with a strength of 50 MPa or more are required to have the main reinforcing bar temperature of 538 ℃ on average and 649 ℃ or less within the prescribed time in case of fire. The fire resistance performance test of the structure is also required to be carried out in accordance with KS F 2257 (1-9) (Rules Revision on Standards for Evacuation and Fire Protection of Buildings, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2008). As one of methods to overcome the problems of high-strength concrete related to fire, a method of preventing internal explosion by mixing various organic fibers in concrete to reduce the internal vapor pressure, but it is deteriorated in construction performance and repair after fire I have a problem with difficulty. In addition, this method is not economically effective because it is applied to all parts of the concrete structure. Therefore, in order to directly improve the fire resistance of high-strength concrete, a method that can directly block heat from the site where the high-strength concrete receives heat due to fire is more efficient.
국내 비탈형 거푸집의 시초는 1970년대 문화재 건축물 복원시 목구조를 콘크리트구조물로 전환하면서 각종 부재를 PC화 하면서 지붕의 서까래 위에 하프PC의 일종인 두께 30mm, 폭 300~500mm, 길이 3m 정도의 PC를 제작하여 설치한 후 상부에 철근을 배근하고, 경사지붕에 콘크리트를 타설한 것이 최초라 할 수 있고, 적용건축물은 광화문, 영추문 등 다수가 있다.In the beginning of the domestic slope-shaped formwork, when converting the wooden structure to the concrete structure in the 1970's restoration of cultural assets, PCs with various members were converted into PCs of 30mm thick, 300-500mm wide, and 3m long on the roof rafters. After manufacturing and installing, it is the first to reinforce the reinforcing bar on the upper part and cast concrete on the inclined roof, and there are many applied buildings such as Gwanghwamun and Youngchumun.
국내의 논문으로는 1998년에 김우재가 비탈형 거푸집 개발 위한 모르터의 물성에 관한 실험적 연구에서 세골재와 유리섬유, SBR 라텍스로 모르터의 물성에 관하여 연구를 하였으며, 2002년에 김우재의 비탈형 거푸집에 관한 연구(기둥 및 보 부재적용을 중심으로)에서는 피복두께 20mm, 40mm로 KS F 2257-1에 의거 하여 내화실험(60분)을 진행하여 내화 성능을 밝힌 바 있다.In 1998, Kim Woo-jae researched the properties of mortar with fine aggregate, glass fiber, and SBR latex in an experimental study on the mortar's properties for the development of slope type dies. In the study (focusing on column and beam member application), fire resistance test was carried out (60 minutes) based on KS F 2257-1 with coating thickness of 20mm and 40mm.
국외의 경우 비탈형 거푸집에 관한 연구는 일본에서 가장 많은 연구가 진행되고 있는데 기둥에는 대형 유니트 거푸집, 프리캐스트 기둥 및 Half 프리캐스트 공법, 보에는 대형 유니트 거푸집과 부분 프리캐스트 부재 위에 Topping 콘크리트를 타설하는 일체화 공법을 사용하고 있다. 독일의 경우는 일본과는 달리 주로 대형 거푸집을 이용하여 벽체와 슬래브를 분리 타설하는 현장 타설방법이 주류를 이루고 있다. 벽체에는 대형 판넬슬래브(Table Form) 또는 슬래브를 이용한 Half 슬래브 공법을 채택하고 있으며, 계단은 거의 전 현장에서 공장 생산 프리캐스트 계단을 적용하고 있다.Overseas, most studies on slope formwork are being carried out in Japan, where topping concrete is placed on large unit formwork, precast column and half precast method on columns, and large unit formwork and partial precast members on beams. The integrated method is used. In the case of Germany, unlike Japan, on-site casting is mainly used to separate walls and slabs by using large formwork. The wall adopts a large slab slab method using a large table slab or slab, and the staircase uses a factory-made precast staircase almost at all sites.
이와 같이 일본과 구미의 선진국에서는 공장에서 생산된 부품을 기계로 양중하여 현장 조립함으로서 소수의 기능공과 단순 노동 인력만으로도 공사를 용이하게 진행할 수 있는 시스템화 공법을 추구하고 있다. As such, advanced countries in Japan and Europe are pursuing a systemic method that allows construction to be easily carried out with only a few skilled workers and a simple labor force, by assembling the parts produced at the factory with machines.
경량골재는 최근 천연 골재수급의 어려움으로 인해 인공골재의 수요가 증가하는 경향에 따라 산업부산물인 플라이애시 혹은 고로슬래그를 원료로 한 인공경량골재의 개발 및 제조가 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라 경량골재 및 경량골재 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 최근 콘크리트의 고강도화에 따라 경량골재를 활용한 건축 재료의 내화성 확보에 관한 연구들이 진행되어 왔으나, 이와 같은 연구들은 주로 경량 콘크리트 중심으로 이루어져 왔다.As the demand for artificial aggregates increases due to the difficulty of supplying natural aggregates, the development and manufacture of artificial lightweight aggregates based on fly ash or blast furnace slag, which are industrial by-products, are increasing. Accordingly, studies on lightweight aggregate and lightweight aggregate concrete have been actively conducted. In particular, recent studies on securing fire resistance of building materials using lightweight aggregate have been conducted according to the high strength of concrete. Has been made.
일본의 在取一男은 1978년에 경량골재를 포함한 9종의 암질 골재를 이용하여 콘크리트의 열적 특성을 파악하였다(在取一男,各種巖質の骨材ゑ用いたコンクリ-トの熱的性質, 土木技術資料, 20-11, Vol 20., 1978). In 1978, Japan used nine types of rock aggregates, including lightweight aggregates, to investigate the thermal properties of concrete. (在 取 一 男, 各種 巖 質 の 骨材 ゑ 用 い た コ ン ク リ ト ト 熱 的 性質, Yukiri Tech Co., 20-11, Vol 20., 1978).
국내에서는 김유재가 1994년에 인공경량골재를 사용한 단열콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구에서 경량골재의 공극구조가 콘크리트의 단열성에 영향을 미치며, 소성 팽창점토를 사용한 경량골재가 일반 골재보다 콘크리트의 단열성 및 경량성에 기여한다고 밝힌 바 있으며(김유재,인공경량골재를 사용한 단열콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구, 건국대학교 대학원 석사학위논문, 1994), 송훈은 2004년에 가열온도와 콘크리트 공극률과의 연관성 검토에서는 골재를 포함한 콘크리트 내부의 공극구조와 고온과의 관계를 제시하였고(송훈,가열온도와 콘크리트 공극률과의 연관성 검토, 대한건축학회 학술발표대회 논문집(구조계), Vol.24 No.2, 2004), 2006년에는 구조용 경량골재 콘크리트의 폭렬 특성에서 고온 조건 하에서의 경량골재의 폭렬 특성에 대해 고찰하였다(송훈,구조용 경량골재 콘크리트의 폭렬 특성, 한국콘크리트학회 학술발표회 논문집, Vol.18 No.1, 2006).
In Korea, in an experimental study on the properties of insulating concrete using artificial lightweight aggregates in 1994, Kim's pore structure influenced the thermal insulation of concrete, and lightweight aggregate using plastic expanded clay had better insulation properties than general aggregates. (Yu-Jae Kim, an experimental study on the characteristics of insulating concrete using artificial lightweight aggregate, master's thesis, Konkuk University Graduate School, 1994), Song-Hun in 2004, reviewed the relationship between heating temperature and concrete porosity. The relationship between the pore structure and the high temperature in concrete including concrete was presented (Songhoon, examining the relationship between heating temperature and concrete porosity, Proceedings of the Architectural Institute of Korea, Vol.24 No.2, 2004), 2006 In 2005, the characteristics of light aggregate aggregates under high temperature conditions were discussed. (Hun, Song, Structural Characteristics of Structural Lightweight Aggregate Concrete, Proceedings of the Korea Concrete Institute, Vol. 18 No.1, 2006).
본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 고강도 콘크리트에 적용할 수 있는 경량 내화 비탈형 거푸집을 제공하는 것이다.The present invention has been made by the necessity of the above, an object of the present invention is to provide a lightweight fire-resistant slope formwork that can be applied to high-strength concrete.
본 발명의 다른 목적은 내화성능을 가지는 경량 내화 모르타르를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lightweight fire resistant mortar having fire resistance.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 경량 내화 비탈형 거푸집 조성물에 있어서 석고를 10?15%중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 비탈형 거푸집용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for the slope type formwork, characterized in that it comprises 10 to 15% by weight of the gypsum in the lightweight refractory slope type formwork composition.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량 내화 비탈형 거푸집 조성물은 결합재:잔골재 용적비가 1:1.5?1:2인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the lightweight refractory non-deformable formwork composition is preferably a binder: fine aggregate volume ratio of 1: 1.5 to 1: 2, but is not limited thereto.
또한 본 발명은 경량 내화 비탈형 거푸집 제조방법에 있어서 석고를 10?15%중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 경량 내화 비탈형 거푸집 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a lightweight fire-resistant slope formwork, characterized in that 10-15% by weight of the gypsum is added in the method for producing a lightweight fire-resistant slope formwork.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 경량 내화 비탈형 거푸집 조성물은 결합재:잔골재 용적비가 1:1.5?1:2인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the lightweight refractory slope formwork composition is preferably a binder: fine aggregate volume ratio of 1: 1.5 to 1: 2, but is not limited thereto.
이에 본 발명은 다량의 공극을 함유하고 있는 경량골재를 잔골재로 사용한 경량 모르타르에 석고를 혼입하여, 고강도 콘크리트에 적용할 수 있는 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 최적 배합을 도출하고, 내화실험을 통해 경량 내화 모르타르의 내화성능을 평가하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention mixes gypsum into lightweight mortar using a light aggregate containing a large amount of voids as fine aggregate, to derive the optimum formulation of lightweight refractory mortar for slope type formwork that can be applied to high-strength concrete, and through fire resistance experiments The purpose is to evaluate the fire resistance performance of lightweight fire resistant mortar.
본 발명은 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르에 관한 연구로서 경량골재를 사용한 경량모르타르에 석고를 혼입하여 강도 특성 및 내화성능을 분석하고자 한다. 이를 위해 비탈형 거푸집에 대한 이론적 고찰과 고온 조건하에서의 고강도 콘크리트 특성, 내화 공법에 대한 이론적 고찰을 통해 관련된 다양한 자료를 비교분석 하였다. 또한 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르로 사용하기 위한 기초실험으로 모르타르의 플로, 점도 및 보드 휨강도, 압축강도, 부착강도 실험을 실시하여 물성 및 강도 특성 변화를 확인한다. 그리고 내화실험을 통해 화재시 구조체의 온도 이력을 파악하여, 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 내화 성능을 확인한다.The present invention is intended to analyze the strength characteristics and fire resistance by incorporating gypsum into lightweight mortar using light weight aggregates as a study on the lightweight form mortar for slope formwork. For this purpose, the theoretical data on slope formwork, high-strength concrete properties under high temperature conditions, and theoretical studies on refractory methods were compared and analyzed. In addition, as a basic test for use as a lightweight refractory mortar for slope type dies, the flow, viscosity and board bending strength, compressive strength, and adhesive strength tests of mortar are carried out to check changes in physical properties and strength characteristics. And through the fire test to determine the temperature history of the structure in the case of fire, to verify the fire performance of the lightweight refractory mortar for the slope type formwork.
이를 위하여 본 발명은 도 1과 같이 진행되었으며, 본 발명의 범위와 방법은 다음과 같다.
To this end, the present invention proceeds as shown in FIG. 1, and the scope and method of the present invention are as follows.
1) 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 물성 및 강도 실험1) Property and strength test of light weight refractory mortar for slope type dies
예비실험을 통하여 배합을 선별하였고, 이를 통하여 모르타르의 압축강도, 보드 휨강도, 슬럼프 플로, 점도 실험, 부착강도 실험, 열전도율 실험을 실시하여 비교 분석하였다. Formulations were selected through preliminary experiments, and the mortar compressive strength, board flexural strength, slump flow, viscosity test, bond strength test, and thermal conductivity test were performed.
2) 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 내화성능 실험2) Fire resistance test of light weight refractory mortar for slope type dies
경량 내화모르타르를 사용하여 미리 만들어 놓은 실험체에 70MPa급 고강도 콘크리트를 적용하여 내화성능 실험을 실시하여, 온도 상승 분포 및 폭렬 유무를 파악하였다. The fire resistance performance test was carried out by applying 70MPa class high strength concrete to the test specimens made of lightweight fire-resistant mortar beforehand to determine the temperature rise distribution and the explosion.
이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
먼저 거푸집의 종류 및 특성에 대해서 서술하면 하기와 같다.First, the type and characteristics of the formwork will be described.
1) 철재 패널폼1) Steel panel foam
시스템화 거푸집의 하나로 일면 "유로폼"이라고도 한다. 건물의 평면형상이 규격화되어 표준타입의 거푸집을 변형시키지 않고 조립함으로써 소요 인력을 줄여 생산성의 향상시키고 자재의 전용회수를 증가시킬 목적으로 개발된 모듈식 거푸집(modular form)이다. One of the systemic formwork is also called "Eurofoam". It is a modular form developed for the purpose of improving productivity and reducing the number of materials by reducing manpower by assembling without deforming standard formwork.
2) 갱폼(gang form)2) gang form
갱폼은 사용시 마다 거푸집의 작은 부재들을 조립?분해하지 않고 단순화?대형화하여 한번에 설치하고 해체하는 거푸집시스템이다. 주로 고층 아파트에서와 같이 평면상 상?하부 동일 단면 구조물에서 외부벽체 거푸집과 거푸집 설치?해체 작업 및 미장?치장 발판용 케이지(CAGE)를 일체로 제작하여 사용하는 대형 벽체거푸집이다. Gangfoam is a formwork system that installs and dismantles small pieces of formwork without any assembly, disassembly and large size. It is a large wall formwork that mainly manufactures and uses exterior wall formwork and formwork installation and dismantling work and CAGE for plastering and decorating scaffolding in the same section structure of upper and lower planes as in high-rise apartments.
3) 플라잉폼(flying form)3) flying form
바닥 콘크리트 타설용 거푸집으로 일명 "테이블 폼"이라고도 한다.Formwork for placing concrete on the floor, also known as "table form".
거푸집판, 장선, 멍에, 서포트 등을 일체로 제작하여 부재화한 거푸집이다. It is a formwork made of formwork plate, joist, yoke, support, etc. in one piece.
4) 클라이밍폼(climbing form)4) climbing form
벽체용 거푸집으로 거푸집과 벽체 마감공사를 위한 비계틀을 일체로 조립하여 한꺼번에 인양시켜 사용하는 것인데, 갱폼에 거푸집 설치를 위한 비계틀과 먼저 타설된 콘크리트의 마감 작업용 비계를 일체로 제작한 거푸집이다. 최근 건축물의 고층화?대형화로 초고층 건축물이 콘크리트를 이용한 튜브구조로 시공됨에 따라 필요성이 증대되고 있다.As a formwork for wall, it is used to assemble formwork and scaffolding for wall finishing work integrally and lift it at once. It is a formwork that manufactures scaffolding for installing formwork on gang form and scaffolding for finishing work of concrete first poured. Recently, the necessity is increasing as the high-rise building is constructed with a tube structure using concrete due to the high-rise and large-scale building.
5) 슬립폼(slip form)5) slip form
슬립폼 공법은 슬라이딩폼 공법이라고도 하는데, 수평적 또는 수직적으로 반복된 구조물을 시공이음이 없이 균일한 형상으로 시공하기 위하여 거푸집을 연속적으로 이동시키면서 콘크리트를 타설하여 구조물을 시공한다. The slip foam method is also called a sliding foam method. In order to construct a horizontally or vertically repeated structure in a uniform shape without construction joints, concrete is poured while continuously moving the formwork to construct the structure.
6) 터널폼(tunnel form)6) Tunnel form
벽식 철근콘크리트 구조를 시공할 때 벽과 바닥의 콘크리트 타설을 한번에 가능하게 하기 위하여, 벽체용 거푸집과 슬래브 거푸집을 일체로 제작하여 한번에 설치하고 해체할 수 있도록 한 거푸집이다. 토목공사에서 원형터널 또는 배수암거 등에 적용하기도 한다.It is a formwork that can be installed and dismantled at a time by integrally manufacturing wall formwork and slab formwork in order to enable concrete pouring of walls and floors at the time of constructing wall reinforced concrete structure. It is also applied to round tunnels or drainage culverts in civil engineering.
7) 트래블링폼(traveling form)7) Traveling form
가동골조(movable frame)에 지지된 이동거푸집공법으로 한 구간의 콘크리트를 타설한 후 거푸집을 낮추고 다음 콘크리트 타설 구간까지 거푸집을 이동시키면서 콘크리트를 계속적으로 타설한다. 수평적으로 연속된 구조물에 적용하는 거푸집이다. After placing concrete in one section by moving formwork supported by movable frame, the concrete is continuously poured while lowering the formwork and moving the formwork to the next concrete placing section. Formwork applied to horizontally continuous structures.
8) 무폼타이 거푸집(tie-less formwork)8) tie-less formwork
벽체거푸집을 양면에 설치하기 어려운 경우 흙막이 벽의 어미말뚝 등에 폼타이용 철물을 용접하여 사용하게 되면 폼타이 설치작업이 어렵고 누수 등의 원인이 되기도 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 거푸집 공법이 무폼타이 거푸집이다. 폼타이를 사용하지 않고 측압을 지지하기 위해 브레이스 프레임을 사용하여 "브레이스 프레임공법"이라고도 한다.If it is difficult to install wall formwork on both sides, it is difficult to install form tie and it may cause water leakage when welding the form tie iron to the mother pile of the earth wall. The formwork method for solving this problem is a formless tie formwork. It is also called a "brace frame method" using a brace frame to support lateral pressure without using a form tie.
9) 슬러이트거푸집(tie-less formwork)9) tie-less formwork
물결모양의 골슬레이트를 거푸집으로 사용하는 공법으로 지중보에 주로 사용된다. 비교적 재료의 가격이 낮고 취급이 쉽지만, 슬레이트가 물결모양이기 때문에 콘크리트의 볼륨이 다소 결손되기도 한다. It is a method that uses wavy bone slate as formwork and is mainly used for underground beams. Although the material is relatively inexpensive and easy to handle, the volume of concrete is somewhat lost due to the wavy slates.
10) 메탈라스거푸집(tie-less formwork)10) tie-less formwork
메탈라스거푸집 공법은 콘크리트의 강도가 발현되어도 거푸집을 해체하지 않고 그대로 두어 해체공정의 단축 및 소요 인력을 줄이는 공법으로 주로 지중보에 이용된다. 특히 곡변 등 형상에 대응이 쉽지만, 메탈라스의 노출로 발생하는 녹을 피하고자하는 부위나 마감이 필요한 부위에 사용할 때에는 표면에 모르터바름을 한다. The metal lass formwork method is mainly used in underground beams as a method to shorten the dismantling process and reduce manpower even though the formwork is left without dismantling the formwork. In particular, it is easy to cope with the shape of curved surface, but when used for the part to avoid the rust caused by the exposure of metal lath or the part that needs to be finished, the surface is mortar coated.
11) 무보강재 거푸집11) Reinforcement Formwork
거푸집판, 장선재, 보강재, 지지재 및 기타 부속재로 이루어진 거푸집의 기본구성 중에서 장선재와 보강재의 기능을 하나로 통합하여 장선재만으로도 거푸집 조립이 가능한 무조강재 거푸집이다. 장선재의 단면과 강성을 크게 하여 보강재를 대신하도록 함으로써 거푸집의 조립과 해체를 단순화한 거푸집 시스템이다. Among the basic composition of formwork consisting of formwork plate, joist, reinforcement, support and other accessories, it is a steelless formwork that can be assembled with only joist by integrating the functions of joist and reinforcement into one. Formwork system that simplifies assembly and disassembly of formwork by increasing the cross section and rigidity of joist wire to replace reinforcement.
12) 무지보공 거푸집12) Plain formwork
바닥 거푸집에 콘크리트를 타설할 때, 작업하중과 콘크리트 자중은 지보공이 부담하게 된다. 무지보공 거푸집은 지보공이 없이 바닥 거푸집을 시공하기 위한 시스템으로서 트러스 형태의 보(beam)를 보거푸집 또는 벽체 거푸집에 걸쳐 놓고 바닥판 거푸집을 시공한다. When placing concrete on the floor formwork, the work load and the concrete weight are burdened by the supporter. Solid formwork is a system for constructing floor formwork without support, and the truss-shaped beam is laid over the formwork or wall formwork and the bottom plate formwork is constructed.
13) 고무풍선거푸집(air tube formwork)13) air tube formwork
주로 내부가 원형인 구조물에 고무풍선을 거푸집으로 이용한다. 공기압을 제거한 상태로 설치?해체하기 때문에 조작이 용이하고 신속하여 지하배수로, 돔 등에 사용된다.In general, a rubber balloon is used as a formwork for a structure having a circular interior. It is installed and disassembled with the air pressure removed, so it can be easily and quickly used for underground drains and domes.
본 명세서에서 사용된 "비탈형 거푸집"는 콘크리트 타설시 사용되는 일반거푸집의 단점을 개선하고자 무기질 재료를 이용한 Precast 거푸집을 공장에서 제작하여 현장에서는 조립만 실시하고, 콘크리트 타설 후 탈형을 하지 않는 거푸집을 말한다. 제작공정은 고정형과, 현장형 두 가지 형태가 있다. 일부 현장에서는 현장내에 가설형 공장을 설치하여 부재를 생산, 가공하지만 대부분의 경우는 별도의 고정형 공장에서 제품을 생산하고, 차량으로 현장까지 운반하여 조립하는 방법을 채용한다.As used herein, the "slope-shaped formwork" is to manufacture the precast formwork using inorganic materials in the factory to improve the shortcomings of the general formwork used in the concrete casting process only in the field, do not demoulding after concrete casting Say. There are two types of manufacturing process: fixed type and field type. In some sites, a temporary factory is installed in the site to produce and process the members. However, in most cases, a product is manufactured in a separate stationary factory and transported to a site by a vehicle.
본 명세서에서 사용된 비탈형 거푸집의 사용 목적은 다음과 같다.The purpose of use of the slope type die used in the present specification is as follows.
건축공사 중 거푸집은 콘크리트를 타설하기 위한 가설재로서 기존에 사용해 온 거푸집의 대부분은 콘크리트를 타설한 후에 일정 소요강도가 확보되면 거푸집을 탈형하게 된다. 거푸집을 재료별로 분류하면 목재, 강재, 합판, 플라스틱, 섬유 등이 있으며, 최근에는 특수소재를 사용한 거푸집도 개발되어 사용되고 있다. 특히 가장 널리 사용되는 목재거푸집의 주재료인 나왕은 사용량의 증가로 산림자원의 고갈이 유발되고 있으며, 기존 목재거푸집은 전용횟수가 적을 때나 거푸집의 형상이 복잡할 경우에는 경제적이나 강도와 내구성이 약하고, 거푸집을 설치한 후에 해체작업이 필요하며, 건축폐자재를 다량으로 발생시키고, 거푸집 공사시 소음과 진동을 발생시키는 단점이 있다.Formwork during construction work is a temporary material for placing concrete. Most of the existing formwork is demoulded when certain required strength is secured after concrete is poured. When the formwork is classified by material, there are wood, steel, plywood, plastic, fiber, and the like, and recently, formwork using special materials has been developed and used. In particular, Nawang, the main material of wood formwork, which is widely used, is causing depletion of forest resources due to increased usage. Existing wood formwork is economically weak in strength and durability when the number of times of conversion is low or when the form is complicated. After the formwork is installed, dismantling work is required, and a large amount of construction waste materials are generated, and noise and vibration are generated during formwork.
강재거푸집은 근래에 많이 사용되는 거푸집으로 콘크리트 완성면이 깨끗하고, 강성과 열전도성이 높지만 초기투자비가 과다하고, 부재의 조립과 해체, 운반을 인력에 의존하므로 시공속도가 느리고, 인력수급상황에 민감하며, 현장에서 가공이 어렵고, 해체작업이 반드시 필요하다는 단점이 있다. 합판거푸집은 콘크리트의 완성면이 깨끗하고, 목재에 비해 설치속도가 빠르며, 가공성과 전용성이 좋지만, 내수성이 불충분하며, 합판의 표면이 취약하여 쉽게 손상되며, 해체작업을 필요로 하는 단점이 있다. 플라스틱 거푸집은 경량이므로 다루기 쉬워 비교적 많은 횟수의 전용이 가능하지만 충격이나 열에 약하며, 고가이므로 사용에 제약이 따르는 단점이 있다. 상기의 재래식 거푸집의 단점을 개선한 라스거푸집은 합판 대신에 리브라스 라는 특수재료를 사용하며, 동재와 목재를 조합하여 부속철물로 고정한 후 콘크리트를 타설하는 것으로서 재래식 거푸집과 비교하면 해체 작업이 불필요한 장점이 있는 반면에 한중과 서중시에 초기 콘크리트 양생에 있어서 온도관리에 각별한 주의가 필요하고, 녹발생이 우려되는 장소에서는 시공이 불가능한 단점이 있다. 따라서 기존 거푸집의 장단점을 고려하여 공기단축, 인력절감, 코스트절감, 소음 및 진동저감, 그리고 자연보호가 가능한 비탈형 거푸집 공법은 유용한 공법이라 할 수 있겠다.Steel formwork is a formwork that is widely used in recent years. The concrete finished surface is clean, the rigidity and thermal conductivity are high, but the initial investment is excessive, and the construction speed is slow because the assembly, disassembly, and transportation of members depend on manpower. It is sensitive and difficult to process in the field, and the dismantling work is necessary. Plywood formwork has the disadvantages that the finished surface of concrete is clean, the installation speed is faster than wood, and the workability and utility are good, the water resistance is insufficient, the surface of the plywood is fragile and easily damaged, and requires dismantling. Plastic formwork is easy to handle because it is lightweight, so it can be used a relatively large number of times, but it is weak to shock and heat, and has a disadvantage in that it is restricted in use. The lath formwork which improves the disadvantages of the conventional formwork uses a special material called Libras instead of plywood.The combination of copper materials and wood is fixed with attached hardware, and then concrete is placed, which does not require dismantling compared to conventional formwork. On the other hand, in the early concrete curing in Korea, China and West China, special care is required for temperature control, and construction is not possible in places where rust is a concern. Therefore, considering the advantages and disadvantages of existing formwork, the slope formwork method, which can reduce air, reduce manpower, reduce cost, reduce noise and vibration, and protect nature, is a useful method.
본 명세서에서 사용된 "고강도 콘크리트"는 건축물에 대한 사회의 요구 증대에 따라 고강도 콘크리트의 사용 빈도는 증대되고 있다. 이와 같은 고강도 콘크리트 제조 방법에는 일반적으로 혼화재를 이용하여 강도를 높이는 방법과 고성능 감수제 등의 화학적 혼화제를 이용하여 물-결합재비(W/B)를 낮추어 제조하는 방법이 있다. As used herein, "high strength concrete" The demand for high-strength concrete is increasing as society demands on buildings. Such high-strength concrete manufacturing method generally has a method of increasing the strength using the admixture and a method of manufacturing by lowering the water-binder ratio (W / B) by using a chemical admixture such as a high performance water reducing agent.
고강도 콘크리트의 강도범위에 대한 정의는 재료 및 공법의 발달로 오늘날까지 변화해 왔다. 미국은 ACI Commitee 363에서 고강도 콘크리트의 범위를 41MPa 이상으로 규정하였고, 일본은 사양서 JASS 5에서 36~120MPa로 규정, 고강도 콘크리트의 범위를 비교적 광범위하게 규정하였다. 영국은 BS 8110에서 40MPa 이상으로 규정하고 있다.The definition of the strength range of high strength concrete has changed to this day with the development of materials and processes. The US specified the range of high-strength concrete above 41 MPa in ACI Commitee 363, while Japan specified 36-120 MPa in
국내의 경우, 고강도 콘크리트의 강도 범위를 28일 재령, 일반골재 콘크리트는 40MPa 이상, 경량 콘크리트는 27MPa 이상으로 규정하고 있다. 또한 국내의 콘크리트 콘크리트의 내화규정으로, 28일 재령 압축강도 50MPa 이상의 콘크리트 구조체에는 반드시 화재 시 규정된 시간 안에 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649 ℃이하가 되도록 고시하고 있다.In Korea, the strength range of high-strength concrete is 28 days old, general aggregate concrete is 40MPa or more, lightweight concrete is 27MPa or more. In addition, it is a fire resistant regulation of concrete concrete in Korea, and it is announced that concrete structures with a compressive strength of 50MPa or higher on the 28th should be 538 ℃ on average and less than 649 ℃ in average within a prescribed time in case of fire.
또한 고온 조건하에서의 고강도 콘크리트의 물성변화는 다음과 같다.In addition, the physical properties of high-strength concrete under high temperature conditions are as follows.
고강도 콘크리트는 일반적으로 저온 조건하에서는 탄성재료의 특성을 나타내지만, 고온 조건하에서는 시멘트 페이스트의 수화합성물(C-S-H, Ca(OH)2 등)의 변화에 따라 소성재료의 특성을 나타낸다. 고온에서 고강도 콘크리트의 역학적 특성은 물-결합재비(W/B), 골재의 형태, 수분 함유량, 공극량 등의 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 고강도 콘크리트가 열을 받으면, 시멘트 매트릭스(matrix) 내의 결합수가 증발하기 시작하여, C-S-H 수화물, 에트린자이트, 모노 설페이트, 알루미네이트 등의 수화생성물의 수분 증발이 나타나고, 약 500℃이상에서는 콘크리트 알칼리성의 대표적인 수화물인 Ca(OH)2이 팽창 및 분해되어 콘크리트의 중성화 현상이 나타난다. High-strength concrete generally exhibits the properties of elastic materials under low temperature conditions, but under high temperature conditions, it exhibits properties of plastic materials according to changes in the hydrated composites (C-S-H, Ca (OH) 2, etc.) of cement paste. The mechanical properties of high-strength concrete at high temperatures are known to be affected by the water-binder ratio (W / B), aggregate form, moisture content, and porosity. When the high-strength concrete receives heat, the bound water in the cement matrix begins to evaporate, resulting in the water evaporation of hydration products such as CSH hydrate, ethrinzite, mono sulfate, aluminate, and alkalinity of the concrete above about 500 ° C. Ca (OH) 2, a typical hydrate, is expanded and decomposed to neutralize concrete.
표 1은 온도에 따른 콘크리트의 열화과정를 나타낸 표이다.Table 1 shows the deterioration process of concrete with temperature.
고온 조건하에서의 고강도 콘크리트의 역학적 특성 변화는 다음과 같다.The mechanical properties of high strength concrete under high temperature conditions are as follows.
1) 압축강도의 저하1) decrease in compressive strength
고온조건의 영향을 받은 고강도 콘크리트의 강도는 콘크리트 내부의 열응력 변화와 동시에 콘크리트의 성능을 저하시킨다. 각종 재료의 복합체인 콘크리트는 고온 조건하에서 골재가 팽창하고 동시에 시멘트 수화물은 100℃ 부근에서 수축하여 그 불균질성 때문에 자기변형응력이 발생한다. 이 자기변형응력에 의해 콘크리트 내부에 미세 균열이 증가하고, 이로 인해 고강도 콘크리트의 압축강도는 전반적으로 감소하게 된다. 또한 압축강도는 골재의 영향도 받는데, 보통강도 콘크리트의 경우에서도 골재의 종류와 상관없이 상온에서 480℃까지 골재의 강도 저하가 나타나며, 특히 실리카계열의 골재는 480 ℃이후 강도 저하가 다른 골재보다 크다고 보고된 바 있다. The strength of high-strength concrete affected by high temperature condition decreases the concrete's performance simultaneously with the change of thermal stress in the concrete. In concrete, which is a composite of various materials, aggregates expand under high temperature conditions, and at the same time, the cement hydrate shrinks around 100 ° C., and thus the magnetostrictive stress is generated due to its heterogeneity. Due to this magnetostrictive stress, microcracks increase in the interior of concrete, thereby reducing the overall compressive strength of high-strength concrete. In addition, the compressive strength is also affected by aggregates, and even in the case of ordinary strength concrete, the strength of aggregates decreases from room temperature to 480 ℃ regardless of the type of aggregates.In particular, silica-based aggregates show that the strength decrease after 480 ℃ is greater than that of other aggregates. It has been reported.
2) 탄성계수의 저하2) decrease in elastic modulus
탄성계수는 압축강도 실험에 있어서 응력-변형도 곡선의 1/3 혹은 1/4에 해당되는 초기 탄성 변형 기울기를 의미한다. 고온 조건에서의 고강도 콘크리트의 탄성계수는 온도 증가에 따라 저하되며, 이에 영향을 미치는 인자는 골재와 시멘트 메트릭스로 알려져 있다. 콘크리트는 200℃ 부근에서 내부의 수증기가 증발하여 공극이 생기게 되고, 변형회복능력이 급격히 저감된다. 이후 600℃에서는 콘크리트의 시멘트 페이스트, 골재, 및 시멘트 페이스트와 골재 사이의 부착강도가 저하하여 탄성계수가 저감된다. The modulus of elasticity refers to the initial elastic deformation slope corresponding to 1/3 or 1/4 of the stress-strain curve in the compressive strength test. The modulus of elasticity of high-strength concrete at high temperature decreases with increasing temperature, and the factors influencing this are known as aggregate and cement matrix. In concrete, water vapor vaporizes around 200 ° C to form voids, and the deformation recovery capacity is drastically reduced. Thereafter, at 600 ° C., the cement paste of the concrete, aggregate, and the adhesion strength between the cement paste and the aggregate are lowered, thereby reducing the elastic modulus.
3) 응력-변형 곡선3) stress-strain curve
일반조건 하에서의 고강도 콘크리트의 응력-변형 곡선은 보통강도 콘크리트에 비하여 급격히 최대 응력에 도달하고, 최대 응력 이후 급격한 하강으로 보인다. 열이 가해지는 경우, 보통강도 콘크리트는 100℃까지 탄성재료의 특징을 200에서 최대 응력에 도달할 후 소성재료의 특성을 보이는 반면, 고강도 콘크리트는 200까지 탄성재료의 특성을 보이지만, 300 ℃이상에서는 소성재료의 특성을 보이며, 보통강도 콘크리트에 비하여 최대 응력 이후 잔존 강도가 적기 때문에, 구조체로서 더욱 위험할 수 있다고 보고되고 있다.The stress-strain curve of high-strength concrete under normal conditions rapidly reaches the maximum stress compared to the normal strength concrete and appears to be a sharp drop after the maximum stress. When heat is applied, the normal strength concrete shows the characteristics of the plastic material after reaching the maximum stress at 200 at the characteristic of the elastic material up to 100 ℃, while the high strength concrete shows the characteristics of the elastic material up to 200, but at 300 ℃ or higher. It is reported that the properties of the plastic material, and because the residual strength after the maximum stress is less than that of ordinary strength concrete, it may be more dangerous as a structure.
고강도 콘크리트의 폭렬은 다음과 같다.The explosion of high strength concrete is as follows.
폭렬은 고강도 콘크리트가 화재로 인한 고온 조건하에 노출되었을 때, 콘크리트 구조체 일부가 균열 및 파편의 형태로 탈락되는 현상으로, 콘크리트의 종류 및 함수율, 골재의 종류 및 구조체의 크기 및 온도상승 패턴, 철근 배근 유레 등 여러 가지 요인에 의해서 발생할 수 있다. 또한 고온 조건 하에서의 콘크리트는 폭렬은 발생 메커니즘에 따라 다양한 파괴 형태로 나타나며, 파괴 형태는 표 2와 같이 세분화하여 나타낼 수 있다.When the high-strength concrete is exposed to high temperature conditions due to a fire, some of the concrete structures fall off in the form of cracks and debris. The type and moisture content of the concrete, the type of aggregate and the size and temperature rise pattern of the structure, and reinforcement It can be caused by various factors such as Eure. In addition, the concrete under high temperature conditions, the explosion appears in various forms of destruction according to the mechanism of occurrence, the fracture form can be represented by subdividing as shown in Table 2.
표 2는 메커니즘에 따른 고온 조건하에서의 콘크리트 파괴형태를 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the concrete fracture mode under high temperature conditions according to the mechanism.
1) 균열1) crack
균열은 고온 조건하에서 콘크리트 내부에 열로 인한 팽창수축 현상이 발생하고, 시메느 수화물의 화학적 변화가 발생하는 초기 현상으로, 주로 표층부 및 모서리에서부터 발생하며, 화재시 지속적으로 발생한다.
The crack is an initial phenomenon in which the expansion and contraction of heat inside the concrete under high temperature conditions and the chemical change of the symene hydrate occurs, mainly from the surface and corners, and continuously occurs in a fire.
2) 박락2) Downfall
박락은 콘크리트의 시멘트 시화물의 화학적 열화와 내부 균열로 인해 강도가 저하되어 콘크리트 조각 일부가 지속적으로 탈락하는 현상으로 콘크리트가 화학적으로 열화가 진행되는 일정 온도에 도달하면 발생한다. 온도가 300 ℃이상에서 콘크리트는 열적 팽창을 일으키며, 이로 인한 탈수현상으로 콘크리트 내부의 수축이 일어나는 동시에 내부 응력이 발생된다. 그리고 온도가 500 ℃이상이면 콘크리트 구조체는 본격적으로 중성화가 일어나기 시작한다. 온도 573℃에서는 SiO2 계열의 급격한 변화가 진행되어 900℃에서 분해되기 시작한다. 또한 시멘트 수화물도 영향을 받게 되는데, 온도 450~550℃에서는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 포함한 칼슘계 수화물들이 분해되기 시작하면서 본격적인 콘크리트의 열화가 시작된다. 박락은 이러한 콘크리트의 화학적 열화에 따른 시멘트 수화물의 탈수화 및 분해가 진행되어, 강도와 탄성계수가 저하하게 되고 구조체의 일부로서 부착강도 이하까지 하락하여 발생하는 것으로 폭렬과는 달리 소음이 거의 없다.
Exfoliation is a phenomenon in which a portion of concrete fragments are continuously dropped due to chemical degradation and internal cracking of cement cement in concrete, which occurs when concrete reaches a certain temperature at which chemical degradation occurs. When the temperature is higher than 300 ℃, concrete causes thermal expansion, which causes dehydration, which causes shrinkage inside the concrete and internal stress. And when the temperature is above 500 ℃, the concrete structure starts to neutralize in earnest. At a temperature of 573 ° C, a sudden change of the SiO2 series proceeds and starts to decompose at 900 ° C. In addition, cement hydrates are also affected. At temperatures between 450 and 550 ° C., calcium-based hydrates including calcium hydroxide (Ca (OH) 2) begin to decompose, leading to full-scale deterioration of concrete. Delamination is caused by the dehydration and decomposition of cement hydrate due to the chemical deterioration of concrete, resulting in a decrease in strength and modulus of elasticity and falling below the bond strength as part of the structure.
3) 팝아웃(pop-out)3) pop-out
팝아웃 현상은 주로 화재 초기 콘크리트 구조체 표면에서 발생하는 현상으로, 시멘트 매트릭스와 골재 혹은 시맨트 매트릭스와 철근과의 비열(比熱)차가 원인이 되어 발생한다. 고온 조건하에서의 콘크리트 내부는 열로 인한 팽창?수축현상이 발생하는데, 이러한 동시거동 발생 시 각 재료의 계면에 균열이 발생하게 되고, 동시에 이 응력 차이에 의해 팝아웃 현상이 발생한다.
The popout phenomenon occurs mainly on the surface of the concrete structure in the early stage of fire, and is caused by the difference in specific heat between cement matrix and aggregate or semantic matrix and reinforcing bars. In the concrete under high temperature condition, thermal expansion and contraction phenomenon occurs. When this simultaneous behavior occurs, cracks occur at the interface of each material, and at the same time, popout phenomenon occurs due to this stress difference.
4) 폭렬4) explosion
폭렬이 발생하는 메커니즘은 크게 수증기압설과 열응력설로 구분된다.수증기압설은 고온 조건하에서의 콘크리트의 표층부에서는 급격한 온도 변화로 "moisture clog"이라는 과포화 상태의 공극압이 형성되며, 이러한 압력이 콘크리트 내부에서 방출 속도보다 수증기 발생속도가 빠르면 콘크리트의 폭발성 폭렬이 발생한다는 설이다. 이와 같은 폭렬은 특히 고강도 콘크리트에서 많이 발생하는데, 이는 조직이 매우 치밀하기 때문에 내부 수증가가 이동하기 어려워 증기압에 의해 인장강도를 초과하는 인장응력이 발생하기 때문이다.The mechanism by which the explosion occurs is largely divided into water vapor and thermal stress snow. The water vapor snowfall is a sudden temperature change at the surface of the concrete under high temperature conditions, resulting in a supersaturated void pressure called "moisture clog", and the pressure inside the concrete If the rate of steam generation is faster than the discharge rate, explosive explosion of concrete occurs. This explosion occurs especially in high-strength concrete, because the structure is so dense that internal water increase is difficult to move, resulting in tensile stresses exceeding tensile strength by vapor pressure.
반면, 열응력설은 고온 조건하에서의 콘크리트 부재는 가열됨에 따라 팽창을 하지만, 기둥과 보와 같은 부재는 양단이 구속되어 있으므로 콘크리트 부재 표층부의 온도차가 증가하여 응력이 발생하고, 이로 인해 폭렬이 발생한다는 설이다.On the other hand, the thermal stress theory expands as concrete members are heated under high temperature conditions, but members such as columns and beams are constrained at both ends, so that the temperature difference between the surface parts of the concrete members increases, causing stress. New Year
최근에는 이와 같은 폭렬을 유발하는 두 가지 메커니즘의 복합작용으로 발생한다는 설이 설득력을 얻고 있다.
In recent years, it has been convincing that this is caused by the combination of two mechanisms that cause such explosions.
다음으로 고강도 콘크리트의 내화성능 보강공법에 대해서 기재한다.Next, the fire resistance performance reinforcement method of high strength concrete is described.
내화성능 보강공법의 종류Types of fireproof performance reinforcement
고강도 콘크리트의 내화성능 보강공법에는 도 3과 같이 일반적으로 콘크리트 내에 수증기압 저감공법으로 유기섬유를 혼입하는 방법과 폭렬비산을 방지하는 공법, 그리고 내화 피복공법, 표층온도 상승억제 피복공법으로 나눌수 있다.Refractory performance reinforcement method of the high-strength concrete can be divided into a method of incorporating organic fibers into the water vapor pressure reduction method in the concrete, a method of preventing explosion scattering, and a fireproof coating method, surface layer temperature suppression coating method as shown in FIG.
도 3의 방법 중 내부 수증기압 저감을 목적으로 하는 유기섬유를 혼입하는 방법은 콘크리트의 시공성이 저하되고 구조체 전체에 적용되어 경제적 효율성이 모호하며 화재 후 보수 및 보강에도 어려움이 있다. 또한 폭렬비산을 방지하는 방법 역시 단순히 비산을 방지하는 효과 외에 고강도 콘크리트 구조체에 요구되는 내화성능을 만족시키기 쉽지 않다. 표면층의 온도상승을 억제시키는 내화피복 공법은 화재로 인한 열로부터 콘크리트를 직접적으로 차단시켜 줄 수 있으나, 추가 공정이 필요한 단점이 있다.The method of incorporating organic fibers for the purpose of reducing the internal water vapor pressure of the method of FIG. 3 is deteriorated in the workability of the concrete and applied to the entire structure, ambiguous economic efficiency and difficult to repair and reinforce after the fire. In addition, the method of preventing explosion scattering is also not easy to satisfy the fire resistance required for high-strength concrete structure in addition to the effect of preventing scattering. Fireproof coating method to suppress the temperature rise of the surface layer can directly block the concrete from the heat caused by the fire, but there is a disadvantage that requires an additional process.
반면, 비탈형 거푸집은 내화 피복공법과 같이 내화성능이 우수하면서 별다른 추가 공정이 없는 것이 장점이다.
On the other hand, it is an advantage that the non-deformable formwork is excellent in fire resistance like a fireproof coating method and does not have any additional process.
표층온도 상승억제 공법의 재료Surface temperature rise suppression method
표층온도 상승억제 공법의 재료는 용도에 따라 다양하지만, 이하에서는 본 발명에 사용된 비탈형 거푸집의 재료인 석고와 경량골재에 대해 고찰하고자 한다.
Although the material of the surface temperature rise suppression method varies depending on the use, it will be described below with respect to the gypsum and lightweight aggregate material of the slope type formwork used in the present invention.
1) 석고1) plaster
화학성분은 CaSO4로 능판상(菱板狀) 또는 주상 결정을 이루며, 단구(斷口)형 섬유상이다. 굳기는 2, 밀도는 결정수에 따라 2.2~3.0이며, 주로 시멘트의 혼재(混材), 비료 및 백색 안료로 쓰인다. 석고는 결정수 양에 따라 다양한 형태를 갖게 되는데, 결정수의 변화에 따른 석고의 종류와 특성은 표 3과 같다.The chemical component is CaSO4, which forms ridges or columnar crystals, and is a monocyte-like fibrous form. The hardness is 2 and the density is 2.2-3.0 depending on the number of crystals. It is mainly used as a mixture of cement, fertilizer and white pigment. Gypsum has a variety of forms according to the amount of crystallized water, and the types and characteristics of gypsum according to the change of the crystallized water are shown in Table 3.
(1) 이수석고(1) Isu plaster
이수석고는 석고의 일반적인 상태를 말하며 자연에서 산출되거나 화학공업에서의 부산물로서 제조된다. 이는 물을 첨가해도 경화하지 않으므로 습십 혹은 건식 가열로써 반수 혹은 무수석고를 제조하여 물과 반응시켜 사용한다.
Isu plaster is the general state of gypsum and is produced in nature or as a by-product of the chemical industry. Since it does not cure even when water is added, it is used by producing half water or anhydrous gypsum by wet or dry heating and reacting with water.
(2) 반수석고(2) Half gypsum
반수석고는 소석고라고도 하며, CaSO4?1/2H2O의 화학식을 갖는다. 이수석고를 80~140℃로 가열하여 결정수의 3/4을 증발시키면 분말형태의 반수석고를 얻을 수 있다. 반수석고에 물을 가하여 반죽하면 2분자의 결정수를 함유하는 원래의 이수석고(CaSO4?2H2O)가 되어 경화하는데, 경화 시 부피의 팽창이 일어난다. 또한, 반수석고는 물의 양에 따라 강도를 변화시킬 수 있다. 반수석고는 α형과 β형으로구분되는데, α형은 적은 물로 큰 강도를 얻을 수 있는 반면, β형은 물의 양과 상관없이 큰 강도를 얻기가 비교적 힘들다. 또한 반수석고를 사용한 시멘트 모르타르 혹은 석고계 모르타르에서는 초기재령에서 강도 발현율이 일정기간 동안 감소하였다가 장기재령까지 상승하는 모도리 현상이 발생한다.Hemihydrate gypsum is also known as hydrated gypsum, and has a chemical formula of
(3) 무수석고(3) anhydrous gypsum
무수석고는 화학식이 CaSO4이며, 조성에 따라 I형, II형, III형으로 구분된다. 투명 또는 반투명의 섬유상으로 염산에 녹으며, 가열하면 온도 1,450℃에서 녹는다. 또한 물을 흡수하면 반수석고를 거쳐 이수석고가 된다. Anhydrous gypsum has the chemical formula CaSO4 and is classified into type I, type II, and type III according to the composition. It is soluble in hydrochloric acid in transparent or translucent fibrous form. In addition, when water is absorbed, it becomes semi-hydrated gypsum.
국내에서 생산되는 석고는 천연석고가 아닌 주로 화학석고로 비료공장 등에서 인산비료 제조 공정 시 부산물로 생산된다. 석고는 내부 중량의 20~30%를 결정수로 보유하고 있으며, 온도가 120℃ 이상으로 상승하면 결정수가 방출하여 반수 혹은 무수화가 된다. 이와 같은 작용에 의하여 화재초기에 흡열량이 매우 커서 우수한 내화성능을 나타낸다. 또한 석고는 시멘트와 물을 혼합시킬 때 순간적인 급결을 막는 역할을 하며, 시멘트 경화체의 강도 및 건조수축에 영향을 미친다.
Gypsum produced in Korea is not a natural gypsum but is mainly a chemical gypsum and is produced as a by-product during the manufacturing process of phosphate fertilizers in fertilizer factories. Gypsum has 20 ~ 30% of its internal weight as crystal water, and when the temperature rises above 120 ℃, the water is released and becomes half or anhydrous. Due to this action, the endothermic amount is very large in the early stage of fire, which shows excellent fire resistance. Gypsum also prevents instant freezing when mixing cement and water and affects the strength and dry shrinkage of the hardened cement.
2) 경량골재2) lightweight aggregate
경량골재는 콘크리트 중량저감 및 단열성의 향상을 목적으로 사용하는 골재로 KS F 2534구조용 경량골재에서 단위질량이 잔골재의 경우 1,120 kg/m3 미만, 굵은 골재의 경우 880kg/m3 미만의 것으로 정의하고 있다. 또한 KS F 1004콘크리트 용어에서는 보통골재보다 작은 밀도의 골재라고 정의하고 있다.Lightweight aggregate is for the case of concrete weight reduction and an improvement in heat insulating properties to the aggregate used for the purpose of unit mass in the KS F 2534 structural lightweight aggregate is fine aggregate 1,120 kg / m is less than 3, the coarse aggregate defined to be less than 880kg / m 3, and have. In addition, KS F 1004 concrete terminology defines aggregates of less density than ordinary aggregates.
천연경량골재는 화산작용 등에 의해서 천연에서 얻을 수 있는 화산암 또는 이것을 파쇄해 입도 조정 등을 실시한 가공품이다. 천연 경량골재는 화산 작용에 의해서 조직이 다공질화된 것으로 개방성의 공극이며, 입형도 모난 것이 많아 저품질의 콘크리트용 골재로 사용된다. Natural lightweight aggregates are volcanic rocks that can be obtained from nature by volcanic action, or processed products that have been crushed to adjust their size. Natural lightweight aggregate is a porous structure with volatilization by volcanic action, and it is open pores and is often used for low quality concrete aggregate.
부산경량골재는 팽창 슬러그나 석탄재 등의 산업 부산물의 입도를 조정하여 콘크리트용 골재로 사용한 것이다. 인공경량골재는 혈암, 점토, 슬레이트, 진주암, 플라이애쉬, 산업 부산물 등을 주원료로 하여 고온에서 소성하여 제조한 것이다.Busan lightweight aggregate is used as concrete aggregate by adjusting the particle size of industrial by-products such as expanded slug or coal ash. Artificial lightweight aggregate is manufactured by firing at high temperature with shale, clay, slate, pearlite, fly ash, industrial by-products as main raw materials.
인공경량골재는 혈암이나 점토 등의 원료를 파쇄한 것을 고온에서 소성한 파쇄형 경량골재와 원료를 미분쇄하여 슬러리로 만들며 압출성형이나 페레타이저에 의해 조립화한 조립형 경량골재로 나눌 수 있지만, 두가지의 재료가 소정의 비율로 혼합된 것도 있다. 소성 후의 광물은 팽창혈암, 팽창점토, 소성플라이애쉬 등으로 불린다. 최근에는 폐유리나 발포스티로폼 등을 가공 처리한 경량골재도 제조된다.Artificial lightweight aggregates can be divided into crushed lightweight aggregates crushed raw materials such as shale and clay, and crushed lightweight aggregates pulverized into raw materials, and granulated lightweight aggregates assembled by extrusion molding or ferretizer. In some cases, the two materials are mixed in a predetermined ratio. Minerals after firing are called expanded shale, expanded clay, calcined fly ash and the like. In recent years, lightweight aggregates processed from waste glass or foamed styrofoam are also manufactured.
일반적으로 경량골재는 보통골재에 비해 낮은 열전도율 나타내어 단열성 및 내화성이 우수한 것으로 알려져 있는데, 그 이유는 두 가지로 요약된다. 첫 번째는 경량골재 자체가 보통골재보다 비교적 많은 공극을 확보하고 있으며, 이에 따라 열전도성이 낮고, 다량의 공극으로 인한 폭렬 현상을 방지할 수 있기 때문에 내화성능이 우수한 것으로 보고되고 있다. 두 번째는 경량골재 자체가 고온에서 소성?제조되기 때문에 고온에 노출 시에도 비교적 안정된 성상을 보이기 때문이다. 화재에 영향을 받은 골재는 손상을 입게 되는데, 경량골재를 사용하는 경우 비교적 고온에 안정적이기 때문에 보통골재보다 내화성능에 유리하다 할 수 있다. In general, lightweight aggregates are known to exhibit lower thermal conductivity than ordinary aggregates and thus have excellent thermal insulation and fire resistance. The reasons for this are summarized in two. The first is that lightweight aggregate itself has relatively more voids than ordinary aggregates, and thus has low thermal conductivity, and is thus reported to have excellent fire resistance since it can prevent the explosion phenomenon due to a large amount of voids. Second, because the lightweight aggregate itself is calcined and manufactured at high temperature, it shows relatively stable properties even when exposed to high temperature. Aggregates affected by fire are damaged, and when light aggregates are used, they are more stable at relatively high temperatures, which may be advantageous to fire resistance than ordinary aggregates.
이와 같이 단열성 및 내화성, 경량성을 갖춘 경량골재를 사용한 경량 모르타르는 보통 모르타르와는 다른 열적 특성을 보인다. 모르타르의 열전도율은 배합비, 강도, 골재, 함수상태 등에 영향을 받으며, 모르타르의 밀도가 작을수록, 단위 시멘트량이 적을수록 작아진다. 열전도율은 대체적으로 상온에서의 습윤상태가 가장 높은데, 이는 골재의 공극이 수분으로 채워져 열전도율을 상승시키기 때문이다.As such, the lightweight mortar using lightweight aggregate having heat insulation, fire resistance, and light weight exhibits different thermal characteristics from those of ordinary mortars. The thermal conductivity of mortar is affected by the compounding ratio, strength, aggregate, water content, etc., and the smaller the density of mortar and the smaller the amount of unit cement, the smaller the mortar. The thermal conductivity is generally the highest in the wet state at room temperature, because the voids in the aggregate are filled with moisture to increase the thermal conductivity.
일반적으로 공극을 다량 함유하고 있는 골재의 열전도율은 낮으며, 골재 내부에 포함되어 있는 독립 공극이 적을수록 즉, 개방형 공극구조에 가까울수록 공극 내부의 수분 이동이 자유로워 열전도율이 낮다.In general, the thermal conductivity of aggregates containing a large amount of voids is low, and the smaller the independent voids contained in the aggregate, that is, the closer to the open pore structure, the lower the thermal conductivity because of free movement of moisture in the voids.
경량 모르타르의 열전도율은 골재 내부의 공극에 의해 결정된다. 이는 경량골재의 다(多)공극 구조에 기인하는데, 이 때문에 경량골재의 공극이 흡수된 상태에 있으면 단열성능이 떨어진다. 또한 경량 모르타르의 열전도율은 밀도와도 밀접한 관련이 있는데, 일반적으로 밀도가 증가함에 따라 열전도율이 비례적으로 증가하는 경향이 있다. 따라서 보통 모르타르와 경량 모르타르의 밀도 차를 고려할 때, 경량 모르타르의 열전도율은 보통 모르타르보다 약 55% 낮은 것이 일반적이다.The thermal conductivity of lightweight mortar is determined by the voids inside the aggregate. This is due to the multi-pore structure of the lightweight aggregate, which is why the thermal insulation performance is lowered when the pore of the lightweight aggregate is absorbed. In addition, the thermal conductivity of lightweight mortar is closely related to the density. Generally, as the density increases, the thermal conductivity tends to increase proportionally. Therefore, considering the difference in density between ordinary mortar and light mortar, it is common that the thermal conductivity of light mortar is about 55% lower than that of ordinary mortar.
본 발명은 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르에 관한 실험적 연구로서 경량 내화모르타르의 기본 물성 실험, 부착강도 실험 및 내화실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. The present invention as an experimental study on the lightweight refractory mortar for the slope type formwork, the following conclusions were obtained through the basic physical properties test, adhesion strength test and fire resistance test of lightweight refractory mortar.
1) 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 시공성을 확인할 수 있는 경량 내화모르타르의 슬럼프 플로는 석고 혼입율이 증가할수록 대체적으로 증가하였다. 배합비 1:1.5와 1:2에서는 석고 혼입율이 15%일 때 조금 감소하였는데, 석고혼입율이 일정 수준 이상일 경우 슬럼프 플로는 감소하는 것으로 나타났다. 경량 내화모르타르 점도는 전체적으로 슬럼프 플로에 반비례하는 것으로 나타났다. 1) The slump flow of lightweight refractory mortar, which can confirm the workability of light weight refractory mortar for slope type formwork, increased with increasing gypsum incorporation rate. In the mixing ratio 1: 1.5 and 1: 2, the gypsum incorporation rate was slightly decreased when the gypsum incorporation rate was 15%. The light refractory mortar viscosity was found to be inversely proportional to the slump flow.
2) 배합비가 높을수록 석고 혼입율이 높을수록 단위용적질량은 감소하였는데, 단위용적질량의 감소는 석고 혼입율의 증가보다 배합비의 증가에 비교적 더 큰 영향을 받았다. 경량 내화모르타르의 압축강도와 비탈형 거푸집을 시공시 타설 콘크리트 측압에 견딜 수 있는지 파악할 수 있는 보드 휨강도는 배합비가 증가할수록 감소하였다.2) The higher the blending ratio, the higher the gypsum incorporation rate, the lower the unit volume mass. The decrease in the unit volume mass was more affected by the increase in the blending ratio than the increase in the gypsum incorporation ratio. The compressive strength of the lightweight fire resistant mortar and the board flexural strength, which can determine whether the formwork is able to withstand the lateral pressure of the cast concrete, decreased as the mixing ratio increased.
강도 증가율은 배합비보다 석고 혼입율의 영향을 비교적 많이 받은 것으로 나타나 석고 무혼입 배합에서는 재령 초기에 급격한 강도 발현율 증가를 보이다가 재령이 지남에 따라 발현율이 저하되는 경향을 나타냈다. 석고를 혼입한 배합의 경우에는 이와는 반대로 재령 초기에는 비교적 낮은 강도 발현율을 보이지만, 재령이 지남에 강도 발현율은 완만한 것으로 나타났다.The strength increase rate was relatively more affected by the gypsum incorporation rate than the compounding ratio, and the gypsum-free mixture showed a rapid increase in strength expression rate at the early stage of age, but the expression rate decreased as the age was reached. On the contrary, the gypsum-incorporated formulation showed a relatively low intensity expression rate in the early stages of aging, but the gradation of the intensity development was slow.
3) 경량 내화모르타르의 부착강도는 비탈형 거푸집 시공시 타설콘크리트와 비탈형 거푸집의 부착관계를 알아볼 수 있는 실험으로서 본 연구에서 계획한 8개의 배합중에 8개 모두다 바름재의 부착강도 기준치인 0.12MPa이상을 만족하였으며 대체적으로 압축강도에 비례하였다. 3) The adhesion strength of lightweight refractory mortar is an experiment to investigate the adhesion relationship between pour concrete and slope formwork when constructing slope formwork. All 8 of 8 formulations planned in this study are 0.12MPa The above results were satisfied and generally proportional to the compressive strength.
열전도율은 내화성능을 알아볼 수 있는 것으로 8개의 배합중 75%인 6개의 배합이 기준치인 0.093W/m?K 이하를 만족하였으며 열전도율은 배합비가 증가 할수록, 석고혼입율이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다.The thermal conductivity was able to determine the fire resistance performance, and six of the eight formulations, 75% of which were satisfied with the standard value of 0.093W / m ~ K or less, and the thermal conductivity decreased with increasing the mixing ratio and the gypsum mixing ratio.
4) 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 내화실험에서는 8개의 실험체중 50%에 해당하는 4개의 실험체에서 폭렬이 일어났다. 가장 먼저 폭렬이 일어난 실험체는 배합비 1:1.5 석고혼입율 0%의 실험체이며, 가장 안정된 온도 이력을 보이면서 국토해양부에서 고시한 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준" 중 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃이하기준을 만족하는 것 실험체는 1:2 석고혼입율 15%의 실험체이다.
4) In the refractory test of light weight refractory mortar for slope type dies, explosion occurred in 4 specimens, which is 50% of 8 specimens. The first specimen to be exploded was the specimen with a mixing ratio of 1: 1.5 gypsum mixing rate of 0%, and the average temperature of the main reinforcing bar was average among the "High Strength Concrete Column / Beam Fire Retardant Performance Standards" published by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. Satisfying the following criteria at 538 ° C and up to 649 ° C.
본 발명을 통하여 본 발명의 석고를 포함하는 경량 내화모르타르의 강도 및 물성, 내화성능을 분석한 결과 비탈형 거푸집으로의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.As a result of analyzing the strength, physical properties, and fire resistance of the lightweight refractory mortar including the gypsum of the present invention through the present invention, it was confirmed that the present invention can be utilized as a slope form.
도 1은 본 발명의 흐름도를 나타낸 그림;
도 2는 각종 콘크리트의 응력-변형곡선을 나타낸 그래프;
도 3은 내화성능 보강 방안의 종류를 나타낸 표;
도 4는 경량잔골재의 미세구조를 나타낸 사진;
도 5는 석고의 미세 구조를 나타낸 사진;
도 6은 열전도율과 부착강도 실험을 나타낸 사진;
도 7은 보드 휨강도 실험을 나타낸 사진;
도 8은 석고혼입율에 따른 슬럼프 플로를 나타낸 그래프;
도 9는 석고혼입율에 따른 단위용적질량을 나타낸 그래프;
도 10은 석고혼입율에 따른 점도를 나타낸 그래프;
도 11은 석고혼입율에 따른 부착강도를 나타낸 그래프;
도 12는 석고혼입율에 따른 열전도율을 나타낸 그래프;
도 13은 석고혼입율에 따른 압축강도를 나타낸 그래프;
도 14는 석고혼입율에 따른 보드 휨강도를 나타낸 그래프;
도 15는 내화실험용 고강도 콘크리트 실험체 상세 및 열전대 위치를 나타낸 그림;
도 16은 내화실험용 고강도 콘크리트 실험체 거푸집 제작을 나타낸 사진;
도 17은 KS F 2257의 표준 시간-온도 가열 곡선을 나타낸 그래프;
도 18은 가열로 내부 및 데이터 로거를 나타낸 사진;
도 19는 배합비 1:1.5 석고혼입율 0%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 20은 배합비 1:1.5 석고혼입율 5%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 21은 배합비 1:1.5 석고혼입율 10%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 22는 배합비 1:1.5 석고혼입율 15%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 23은 배합비 1:2 석고혼입율 0%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 24는 배합비 1:2 석고혼입율 5%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 25는 배합비 1:2 석고혼입율 10%실험체 온도이력을 나타낸 그래프;
도 26은 배합비 1:2 석고혼입율 15%실험체 온도이력을 나타낸 그래프이다.1 shows a flowchart of the present invention;
2 is a graph showing the stress-strain curve of various concrete;
3 is a table showing the types of fire resistance reinforcement scheme;
Figure 4 is a photograph showing the microstructure of the light fine aggregate;
5 is a photograph showing the microstructure of the plaster;
Figure 6 is a photograph showing the thermal conductivity and adhesion strength experiment;
7 is a photograph showing the board bending strength test;
8 is a graph showing the slump flow according to the gypsum incorporation rate;
9 is a graph showing the unit volume mass according to the gypsum incorporation rate;
10 is a graph showing the viscosity according to the gypsum incorporation rate;
11 is a graph showing the adhesive strength according to the gypsum incorporation rate;
12 is a graph showing the thermal conductivity according to the gypsum incorporation rate;
13 is a graph showing the compressive strength according to the gypsum incorporation rate;
14 is a graph showing the board bending strength according to the gypsum mixing ratio;
15 is a diagram showing the details of the high-strength concrete test specimen and the thermocouple position for the refractory test;
Figure 16 is a photograph showing the production of high-strength concrete specimen formwork for fire resistance testing.
17 is a graph showing the standard time-temperature heating curve of KS F 2257;
18 is a photograph showing a furnace interior and a data logger;
19 is a graph showing a compounding history of 1: 1.5 gypsum incorporation rate of 0% of the specimen temperature history;
20 is a graph showing a compounding ratio of 1: 1.5 gypsum incorporation rate of 5% of the specimen temperature history;
FIG. 21 is a graph showing a compound temperature history of 1: 1.5
22 is a graph showing the compound temperature history of 1: 1.5
23 is a graph showing a compounding ratio of 1: 2 gypsum incorporation rate of 0% of the specimen temperature history;
24 is a graph showing a compounding history of 1: 2 gypsum incorporation rate of 5% of the specimen temperature history;
25 is a graph showing a compounding history of 1: 2
FIG. 26 is a graph showing a compound temperature history of 1: 2
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.The present invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples. The following examples are intended to illustrate the invention and the scope of the invention is not to be construed as being limited by the following examples.
본 발명에서는 KS L 5201 규정을 만족하는 S사 제품(구체적인 회사를 기재하여 주세요)의 보통 시멘트로서 그 물리적 성질과 화학적 성질은 표4 및 5와 같다.In the present invention, the ordinary cement of the S company product (please specify the specific company) that satisfies the KS L 5201 specification , its physical properties and chemical properties are shown in Tables 4 and 5.
표 4는 시멘트의 물리적 성질을 나타낸 표이다.Table 4 is a table showing the physical properties of the cement.
표 5는 시멘트의 화학적 성질을 나타낸 표이다.Table 5 is a table showing the chemical properties of the cement.
본 발명에서 사용된 골재는 4mm이하의 입경을 가진 스페인산 경량 잔골재로서 개방형 공극구조를 가지고 있다. 개방형 공극구조를 가진 경량골재를 사용한 모르타르는 일반적으로 폐쇄형 공극구조를 가진 경량골재를 사용한 모르타르보다 열전도율이 낮다. 이는 폐쇄형 경량골재는 모르타르 양생 후에도 골재 공극 내부에 수분을 다량 포함하고 있고, 건조 후에도 골재내부 공극에 수분이 포함되어 있기 때문에 모르타르의 건조 시 질량변화가 크고, 열전도율도 높게 나타난다고 할 수 있다. 반면, 개방형 공극구조를 가진 경량골재는 건조 시 골재내부의 수분이 모르타르 양생 시에 쉽게 빠져나갔기 때문에 건조 후에도 질량의 변화가 적어 열전도율의 변화가 미세하다. 따라서 내화 및 열차단성 측면에서 폐쇄형 경량골재보다는 본 실험에서 사용된 개방형 경량골재가 유리한 것으로 사료된다.Aggregate used in the present invention is a lightweight aggregate aggregate produced in Spain having a particle diameter of 4mm or less and has an open pore structure. Mortar using lightweight aggregate with open pore structure generally has lower thermal conductivity than mortar using lightweight aggregate with closed pore structure. This is because the closed lightweight aggregate contains a large amount of moisture in the aggregate voids even after the mortar curing, and because the moisture contained in the interior voids after drying, the mass change during the drying of the mortar shows a high thermal conductivity. On the other hand, lightweight aggregate having an open pore structure has a small change in mass even after drying because the moisture inside the aggregate easily escapes during curing of the mortar during drying, resulting in a small change in thermal conductivity. Therefore, it is considered that the open lightweight aggregate used in this experiment is more advantageous than the closed lightweight aggregate in terms of fire resistance and thermal barrier properties.
본 발명에서 사용된 경량 잔골재의 물성 실험은 KS F 2529구조용 경량 잔골재의 밀도 및 흡수율 시험 방법, KS F 2502굵은골재 및 잔골재의 체가름 시험 방법및 KS F 2462구조용 경량 콘크리트의 단위 질량 시험 방법에 따라 진행되었으며, 그 결과는 표 6과 같다.The physical property test of lightweight fine aggregates used in the present invention was carried out according to the density and water absorption test method of KS F 2529 structural lightweight aggregates, the sifting test method of KS F 2502 coarse aggregate and fine aggregates, and the unit mass test method of lightweight concrete for KS F 2462 structure. The results are shown in Table 6.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(kg/m3)Unit volume mass
(kg / m 3 )
표 6은 경량잔골재의 물리적 특성을 나타낸 표이다.Table 6 is a table showing the physical characteristics of the light fine aggregate.
본 발명에서 사용한 석고는 국내 C사(구체적인 회사를 기재하여 주세요)에서 생산한 건축용 형 반수석고이며, 물리적 특성은 표 7과 같다. The gypsum used in the present invention is a building-type hemihydrate gypsum produced by domestic company C (please specify a specific company) , and the physical properties are shown in Table 7.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(%)moisture
(%)
(cm2/g)Powder
(cm 2 / g)
통과량
(%)# 170
Passage
(%)
팽창률
(%)2 hours
Expansion rate
(%)
습강도
(kgf/cm2)1 day
Wet strength
(kgf / cm 2 )
표 7은 석고의 물리적 성질을 나타낸 표이다.Table 7 shows the physical properties of gypsum.
플라이애시(F/A)는 영흥 화력산을 사용하였으며 물리, 화학적 특성은 표 8과 같다. Fly ash (F / A) uses Youngheung thermal acid and its physical and chemical properties are shown in Table 8.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(cm2/g)Powder
(cm 2 / g)
(%)Ignition loss
(%)
(%)Compressive strength ratio
(%)
(%)moisture
(%)
(%)SiO 2
(%)
본 발명에서 배합수로 사용되는 물은 음료에 적합할 정도로 깨끗한 것을 사용한다. 유해량의 기름, 산, 알칼리, 부식물질 등을 함유한 물을 사용하면 시멘트의 응결 및 경화가 저하되거나 콘크리트의 내구성이 저하될 우려가 있다. 따라서 본 발명에 사용한 물은 건축공사 표준시방서의 규정에 따라 상수도수를 사용하였다.The water used as the blended water in the present invention uses a clean enough to be suitable for the beverage. If water containing harmful amounts of oil, acid, alkali, corrosive substances, etc. is used, there is a fear that cement condensation and hardening are lowered or the durability of concrete is lowered. Therefore, the water used in the present invention used tap water in accordance with the standard of the building construction standard specification.
실시예Example
디자인design
본 발명은 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르에 관한 발명으로서 예비실험을 통하여 배합비(시멘트: 잔골재 용적비 )가 맞는 것인지 확인 부탁드립니다)를 각각 1:1.5, 1:2로 설정하였다. 배합비가 1:2를 초과할 경우, 보다 많은 시멘트 페이스트가 필요하였고, 이것은 물-결합재비(W/B)의 상승으로 이어져 강도가 저하하였다.The present invention relates to a light-weight fire-resistant mortar for slope type dies through preliminary experiments (cement: fine aggregate) Please make sure that the volume ratio ( )) is set to 1: 1.5, 1: 2, respectively. When the compounding ratio exceeded 1: 2, more cement paste was needed, which led to an increase in the water-binder ratio (W / B), thereby lowering the strength.
또한 석고 혼입율을 15% 이하로 제한하였으며, 혼입율 0%, 5%, 10%, 15%로 설정하여 총 8개의 배합을 계획하였다. 실험인자와 실험 배합표는 각각 표 9와 표 10과 같다. In addition, the gypsum incorporation rate was limited to 15% or less, and a total of eight formulations were planned by setting the incorporation rate to 0%, 5%, 10%, and 15%. The experimental factors and the experimental compound table are shown in Table 9 and Table 10, respectively.
요 소Combination
Element
사 항Experiment
matters
단위용적 질량
점도Slump flo
Unit volume mass
Viscosity
열전도율
압축강도
보드휨강도 Adhesion strength
Thermal conductivity
Compressive strength
Board bending strength
(B:S)Compounding cost
(B: S)
(%)Gypsum mixing rate
(%)
실험예Experimental Example
1) 굳지 않은 모르타르 실험1) Mortar Test
(1) 슬럼프 플로 실험 (1) slump flow experiment
슬럼프 플로 실험은 KS L 5111 「시멘트 시험용 플로 테이블」에 따라 진행하였다. The slump flow experiment was conducted according to KS L 5111 "Cement Test Flow Table".
(2) 굳지 않은 모르타르의 단위용적질량 실험 (2) Unit volume mass test of mortar
굳지 않은 모르타르의 단위용적질량 시험은 KS F 2409 「굳지 않은 콘크리트의 단위 용적 질량 및 공기량 시험 방법(질량 방법)」에서 규정한 방법에 따라 용기에 시료를 1/3씩 3회로 나누어 시료를 채우고, 매회 시료를 채울 때마다 봉으로 균등하게 25회씩 다지고 마지막으로 채울 때는 넘치도록 넣고 고르게 다진 후, 다짐봉을 사용하여 표면을 평평하게 고른 다음 시료의 중량을 계량하였다.
The unit volume mass test of the mortar that is not hardened is carried out by filling the sample in three portions of one-third of the sample in a container according to the method specified in KS F 2409 "Method for testing unit volume mass and air volume of unconsolidated concrete". Each time the sample was filled with a stick 25 times evenly and the last time to fill overflowing and evenly chopped, using a compaction rod to flatten the surface and weigh the sample.
(3) 모르타르 점도 실험 (3) mortar viscosity test
모르타르의 점성을 직접 측정하기 위하여 점도 측정범위가 0.3 ?4000dPa?s이고 회전수가 62.5rpm인 회전식 점도계를 이용하여 모르타르의 점도를 측정하였다. 측정방법은 측정 대상의 시료 중앙부에 회전로타를 삽입하여, 회전로타를 회전시킨다. 이때 점도계의 눈금이 일정한 눈금을 가리키면, 그 눈금을 읽어 점도를 측정하였다. 한 시료당 3번씩 측정하여 평균값을 구하였다. In order to directly measure the viscosity of mortar, the viscosity of the mortar was measured using a rotary viscometer having a viscosity measuring range of 0.3 to 4000 dPa · s and a rotation speed of 62.5 rpm. In the measuring method, the rotary rotor is rotated by inserting the rotary rotor in the center of the sample to be measured. At this time, when the scale of a viscometer indicated the constant scale, the scale was read and the viscosity was measured. The average value was obtained by measuring three times per sample.
2) 굳은 모르타르 실험2) Hard Mortar Experiment
(1) 부착강도 및 열전도율 실험(1) Bonding strength and thermal conductivity test
모르타르의 부착강도 및 열전도율 실험은 KS F 3513 「경량 골재 마감용 바름재의 부착강도 실험, 열전도율 실험 기준」에 따라 진행하였으며, 본 규격에서 규정한 바름재의 성능기준은 표 11과 같다. 부착강도 실험은 70x70x20mm의 평탄한 모르타르 바탕면 위에 경량 내화모르타르를 40x40x5mm도포하여 양생 후, 모르타르 표면에 에폭시로 지그를 접착하고 실험을 실시하였다. 열전도율 실험은 200x200x25mm의 실험체를 성형해 온도 20±3℃, 습도 80% 이상의 항온 항습기에서 24시간 양생시켜 탈형한 후, 5일 동안 온도 20±2℃의 물 속에서 양생시키고, 다시 온도 20±2℃, 습도 50% 이상의 항온 항습기에서 21일간 양생 시킨 후 실험을 실시하였다.The bond strength and thermal conductivity test of mortar was conducted in accordance with KS F 3513 "Adhesive strength test for light aggregate finish coating material and thermal conductivity test standard". The performance standards of the coating material specified in this standard are shown in Table 11. Bond strength test was carried out by applying 40x40x5mm of lightweight refractory mortar on a flat mortar surface of 70x70x20mm and curing the jig with epoxy on the mortar surface. Thermal conductivity experiment was carried out by molding a specimen of 200x200x25mm and curing in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 20 ± 3 ℃ and a humidity of 80% or more for 24 hours, then curing in water at a temperature of 20 ± 2 ℃ for 5 days, and then again at a temperature of 20 ± 2 The experiment was carried out after curing for 21 days in a thermo-hygrostat at 50 ° C or higher humidity.
(2) 압축강도 실험(2) compressive strength test
KS L 5105 수경성 시멘트 모르타르의 압축 강도 시험 방법에 따라 진행하였으며, 모르타르 압축강도 실험을 위해 각 배합별로 50x50x50mm의 정사각형 철제 몰드에 약 25mm 두께의 층으로 입방체 안에 넣어서 약 10초 동안에 4바퀴로 32회 찧고 모르타르를 몰드에 균일하게 다진 후, 다시 25mm의 두께를 부어넣고 몰드 윗면에 올라 온 모르타르는 흙손으로 밀어 넣고, 흙손으로 평평한 면을 몰드의 길이 방향에 대하여 직각으로 깎아내어 몰드의 높이와 같게 실험체를 제작하여 실험을 실시하였다.The compressive strength test method of KS L 5105 hydraulic cement mortar was carried out. For the mortar compressive strength test, a 50x50x50mm square iron mold was put into a cube with a thickness of about 25mm and 32 times with four wheels for about 10 seconds. After the mortar is uniformly chopped into the mold, pour 25 mm thick again and push the mortar on the upper surface of the mold with a trowel. Then, with the trowel, cut the flat surface at right angles to the length of the mold. The experiment was carried out by fabrication.
(3) 보드 휨강도 실험 (3) board bending strength test
KS F 2263 건축용 보드류의 휨 시험 방법에 따라 진행하였으며, 실험을 위해 각 배합별로 200x150x30mm의 시험체를 만들어 실험을 실시하였다.The test was carried out according to the bending test method of KS F 2263 building boards, and the test was performed by making test specimens of 200x150x30mm for each compound.
석고를 혼입한 비탈형 거푸집용 경량 내화모르타의 실험결과는 표 12와 같다.The experimental results of the light weight refractory mortar for gypsum-formed formwork are shown in Table 12.
(mm)Slump flo
(mm)
(dPa?s)Viscosity
(dPa? s)
질량
(kg/m3)unit
mass
(kg / m 3 )
(MPa)Compressive strength
(MPa)
(MPa)Board flexural strength
(MPa)
(W/mK)Thermal conductivity
(W / mK)
(MPa)Adhesion strength
(MPa)
굳지 않은 모르타르 실험Unconsolidated Mortar Experiment
1) 슬럼프 플로 실험1) Slump Flow Experiment
비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 시공성을 확인할 수 있는 경량 내화모르타르의 슬럼프 플로는 석고 혼입율이 증가할수록 대체적으로 증가하였다. 배합비 1:1.5에서는 혼입율이 5%일때는 0.32% 증가하였고 10%일 때 1.26%가 증가하였다가 석고 혼입율 15%에서는 0.31%로 다소 감소하는 경향이 나타나 석고 혼입율이 일정 수준 이상 증가하면, 슬럼프 플로는 감소하는 것으로 나타났다. 배합비 1:2에서는 혼입율이 5%일때 0.32%㎥ 증가하였고 10%일때는 0.31%가 증가하였다가 석고 혼입율 15%에서는 0.31%가 감소하였는데 이는 배합비 1:1.5 석고혼입율 15%와 마찬가지로 석고 혼입율이 일정 수준 이상 증가하면, 슬럼프 플로는 감소하기 때문으로 사료된다. The slump flow of lightweight fire resistant mortar, which can confirm the constructability of light weight fire resistant mortar for slope formwork, was generally increased as the gypsum incorporation rate increased. In the mixing ratio 1: 1.5, 0.32% increased at 5% and 1.26% at 10%, but decreased slightly to 0.31% at 15% of gypsum mixture. Appeared to decrease. In the mixing ratio 1: 2, the mixing ratio increased by 0.32% ㎥ at 5% and 0.31% at 10%, but decreased by 0.31% at the gypsum mixing rate of 15%. It is believed that as the level increases, the slump flow decreases.
2) 모르타르의 단위용적질량 실험2) Unit volume mass test of mortar
경량 내화모르타르의 단위용적질량은 1,430.1 ?1512.9kg/㎥의 범위를 나타내었으며, 배합비 1:1.5는 평균 1506.9kg/㎥, 배합비 1:2는 평균 1452.2kg/㎥의 수준을 보여 배합비가 증가할수록 단위용적질량도 감소하였고, 감소폭은 1:1.5과 1:2 사이가 감소율 3.62%로 나타났다. 또한 석고 혼입율이 증가할수록 단위용적질량도 감소하였으나, 혼입율 0%에서의 평균 1499.1kg/㎥와 혼입율 15%에서는 평균 1466.5kg/㎥로 감소율이 2.17%로, 석고 혼입율 증가가 배합비 증가보다 경량성이 작은 것으로 나타났다.The unit volume mass of the lightweight refractory mortar was in the range of 1,430.1 ~ 1512.9kg / ㎥, the compounding ratio 1: 1.5 averaged 1506.9kg / ㎥, and the compounding ratio 1: 2 averaged 1452.2kg / ㎥. The bulk mass also decreased, with a decrease of 3.62% between 1: 1.5 and 1: 2. In addition, the unit volume mass decreased as the gypsum mixing ratio increased, but the average 1499.1kg / ㎥ at 0% mixing ratio and 1466.5kg / ㎥ at 15% mixing ratio increased to 2.17%. Appeared to be small.
3) 모르타르 점도 실험3) Mortar viscosity test
경량 내화모르타르의 점도 실험 결과, 점도는 대체적으로 슬럼프 플로와 반비례 하였다. 석고 혼입율은 증가함에 따라 점도는 배합비 1:1.5에서는 평균 20.5% 감소하였으며, 1:2에서는 평균 13.2% 감소하였다.As a result of the viscosity test of the light refractory mortar, the viscosity was generally inversely proportional to the slump flow. As the gypsum incorporation rate increased, the viscosity decreased by 20.5% on average at the ratio of 1: 1.5 and 13.2% on average at 1: 2.
굳은 모르타르 실험Hard Mortar Experiment
1) 부착강도 실험1) Bonding strength test
비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 부착강도는 0.64 ?2.11MPa의 범위를 나타내었으며, 모두 바탕면과 모르타르 사이에서 파괴되었다. 또한 8개의 배합 모두가 바름재의 부착강도 기준치인 0.12 MPa이상을 만족하였으며, 대체적으로 경량 내화모르타르의 압축강도와 비례하는 경향이 나타났다.The adhesive strength of the light weight mortar for slope form was in the range of 0.64 to 2.11 MPa, and all were destroyed between the ground surface and the mortar. In addition, all 8 formulations satisfied the adhesion strength criterion of 0.12 MPa or more, and tended to be proportional to the compressive strength of lightweight refractory mortar.
부착강도는 배합비가 상승할수록 대체적으로 감소하였다. 배합비 1:1.5에서는 석고 혼입율의 증가에 따라 평균 31.8% 감소하였으며, 배합비 1:2에서는 평균 14.6% 감소하였다. 특히 배합비 1:1.5의 경우 Plain 배합과 석고 5% 혼입 배합의 강도차가 43.1%, 배합비 1:2의 경우 Plain 배합과 석고 5% 혼입 배합의 강도차가 25.3%로 비교적 높게 나타났다. 그 이유는 석고가 혼입되면 초기강도가 저하하기 때문으로 사료된다.
Adhesion strength generally decreased as the blending ratio increased. At 1: 1.5, the average was decreased by 31.8% with increasing gypsum incorporation ratio, and at 1: 2, the average was decreased by 14.6%. In particular, the ratio of strength of plain and gypsum mixed with 5% was 43.1%, and the difference of strength between plain and gypsum mixed with 5% was 25.3%. The reason is that the initial strength decreases when gypsum is mixed.
2) 열전도율 실험2) Thermal Conductivity Experiment
비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 열 전도율은 0.078 ?0.106W/m?K의 범위를 나타내었으며 8개의 배합중 75%인 6개의 배합이 열전도율 기준치인 0.093W/m?K 이하를 만족하였다. 열전도율은 석고 혼입율과 배합비가 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 배합비 1:1.5에서는 석고 혼입율이 증가할수록 열전도율이 평균 8.12% 감소하였으며 배합비 1:2에서는 7.31% 감소하였다. The thermal conductivity of the light weight mortar for slope form was in the range of 0.078 ~ 0.106W / m? K, and 6 of the 8 formulations, 75% of which satisfied the thermal conductivity criteria of 0.093W / m? K or less. Thermal conductivity decreased with increasing gypsum incorporation and mixing ratio. The thermal conductivity decreased by 8.12% on average at the mixing ratio of 1: 1.5 and 7.31% at the mixing ratio of 1: 2.
위 실험 결과를 토대로, 석고 혼입을 통하여 내화성을 일부 확보할 수 있을 것으로 사료되며, 다량의 공극이 분포한 경량골재를 사용시 우수한 내화성능을 보일것으로 사료된다. Based on the above test results, it is considered that some of the fire resistance can be secured through the mixing of gypsum, and it is expected to show excellent fire resistance performance when using lightweight aggregates with a large amount of voids.
2) 압축강도 2) compressive strength
비탈형 거푸집용 경량 내화모르타르의 재령 28일 압축강도는 15.5 ?27MPa의 범위를 나타내었으며, 배합비 1:1.5에서는 평균 14.2% 감소하였다. 배합비 1:2에서는 석고 혼입율이 5%일 때 26.9% 감소하였고 10%일때는 23.7% 감소하였다. 전체적으로 배합비의 증가로 인하여 경량 내화모르타르의 압축강도는 감소하였다. 또한 석고 혼입율이 증가할수록 압축강도는 감소하는 경향을 나타내었다. The 28-day compressive strength of the lightweight form fire-resistant mortar for slope form was in the range of 15.5 ~ 27MPa, and the average ratio was decreased by 14.2% at 1: 1.5. In the mixing ratio 1: 2, the gypsum incorporation ratio was 26.9% at 5% and 23.7% at 10%. Overall, the compressive strength of lightweight refractory mortar decreased due to the increase of the mixing ratio. In addition, the compressive strength tended to decrease as the gypsum mixing ratio increased.
압축강도의 발현율을 보면 석고 무 혼입 배합에서는 재령 초기에 급격한 강도 발현율을 보이다가 재령이 지남에 따라 발현율이 저하되는 경향을 나타낸 반면, 석고를 혼입한 배합의 경우 재령 초기에는 비교적 낮은 강도 발현율을 보이지만, 재령이 지남에 따라 강도 발현율이 완만히 증가하는 것으로 나타났다. 이는 석고의 영향으로 인하여 초기 응결시 석고의 응결조절작용을 통해 초기 발현율은 낮으나, 지속적으로는 강도 발현율이 상승하기 때문으로 사료된다.
The expression rate of the compressive strength showed a tendency of rapid intensity expression at the early age of the gypsum-free blended formulation, but the expression rate decreased as the age of aging increased. As a result, the intensity expression rate gradually increased with age. This is because the initial expression rate is low due to the effect of gypsum coagulation control during the initial coagulation due to the influence of gypsum, but the strength expression rate is continuously increased.
3) 보드 휨강도 실험3) Board flexural strength test
비탈형 거푸집을 시공시 타설 콘크리트 측압에 견딜 수 있는지 판단할수 있는 경량 내화모르타르의 재령 28일 보드 휩강도는 5.57 ?9MPa의 범위를 나타냈다.On the 28th, the board whip strength of the lightweight refractory mortar, which can determine whether the slope formwork can withstand the lateral pressure of the cast concrete, was in the range of 5.57 ~ 9MPa.
배합비 1:1.5에서는 평균 8.6%, 1:2에서는 평균 6.5% 감소하였다. 압축강도와 마찬가지로 배합비가 증가할수록, 석고 혼입율이 증가할수록 보드 휨강도는 감소하였다. 강도의 발현율을 보면 배합비 1:1.5, 1:2 모두 재령 초기에 급격한 강도 발현율을 보이다가 재령이 지남에 따라 발현율이 저하되는 경향을 나타냈다.
At the ratio of 1: 1.5, the average was 8.6%, and at 1: 2, the average was 6.5%. As with the compressive strength, the board flexural strength decreased as the mixing ratio increased and as the gypsum mixing ratio increased. In terms of the expression rate of the intensity, the ratio of 1: 1.5 and 1: 2 showed a rapid intensity expression rate at the early age of the age, but the expression rate tended to decrease with age.
비탈형Slope 거푸집용 경량 내화모르타르의 내화실험 Fire resistance test of lightweight fireproof mortar for formwork
본 실험은 경량 내화비탈형 거푸집 모르타르의 내화성능을 파악하기 위한 실험으로, 8개 배합의 경량 내화비탈형 모르타르를 사용하여 미리 만들어 놓은 30mm 두께의 실험체에 70MPa급 고강도 콘크리트를 적용하여 총 8개의실험체를 제작한 후 실험체 내부의 온도 이력을 파악하였다.
This experiment is to investigate the fire resistance performance of lightweight fireproof slope formwork mortar.A total of eight specimens were applied by applying 70MPa-class high-strength concrete to a 30mm-thick test specimen prepared in advance using eight combinations of lightweight fireproof slope form mortar. After fabricating the temperature history inside the test body was grasped.
1) 내화실험용 열전대 설치1) Fireproof thermocouple installation
내화실험을 위한 고강도 콘크리트 실험체를 제작하기 위해, 실험체 내부에 열전대를 설치하였다. 도 15 및 도 16과 같이 폼(form) 내부에 모르타르로 제작된 75크기의 간격재 2개를 바닥에 설치하고, 간격재의 하부에서부터 0mm(표면온도), 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm 높이에 각각 깊이 10mm 정도의 홈을 낸 뒤, 6개의 열전대를 삽입하여 1개의 실험체당 총 12개의 열전대를 삽입하였다.In order to fabricate high-strength concrete specimens for fire resistance tests, thermocouples were installed inside the specimens. As shown in FIGS. 15 and 16, two 75-size spacers made of mortar are installed on the floor, and 0 mm (surface temperature), 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, and 50 mm height from the bottom of the spacer. After each of the grooves having a depth of about 10mm, 6 thermocouples were inserted to insert a total of 12 thermocouples per specimen.
2) 70MPa 급 고강도 콘크리트 실험체 제조2) 70MPa class high strength concrete specimen
내화실험을 위한 500크기의 고강도 콘크리트 실험체를 제조하기 위해, 다음과 같은 재료를 사용하였으며, 배합을 계획하였다.
In order to prepare 500 high-strength concrete specimens for fire resistance experiments, the following materials were used and the formulation was planned.
(1) 시멘트(1) cement
본 실험에서 사용된 시멘트는 KS L 5201 규정을 만족하는 S사 제품의 제1종 보통 포틀랜드 시멘트이다.The cement used in this experiment is
(2) 잔골재(2) fine aggregate
본 실험에서 사용한 잔골재는 인천산 세척사로서, 그 물성을 KS F 2504잔골재의 비중 및 흡수량 시험방법과 KS F 2505골재의 단위질량 시험방법에 따라 실험하였으며, 그 결과는 표 13과 같다.The fine aggregate used in this experiment was Incheon Washing sand, and its properties were tested according to the specific gravity and water absorption test method of KS F 2504 fine aggregate and the unit mass test method of KS F 2505 aggregate, and the results are shown in Table 13.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(kg/m3)Unit volume mass
(kg / m 3 )
(3) 굵은 골재 (3) coarse aggregate
본 실험에서 사용한 굵은 골재는 25mm 이하의 쇄석으로, 그 물성을 KS F 2503굵은 골재의 밀도 및 흡수율 시험 방법과 KS F 2505골재의 단위질량 시험방법에 따라 실험하였으며, 그 결과는 표 14와 같다.The coarse aggregate used in this experiment was crushed stone of 25mm or less, and its physical properties were tested according to the density and water absorption test method of KS F 2503 coarse aggregate and the unit mass test method of KS F 2505 aggregate, and the results are shown in Table 14.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(kg/m3)Unit volume mass
(kg / m 3 )
(4) 물 (4) water
배합수로 유해한 수치의 기름, 산, 알칼리, 부식물질 등을 함유한 물을 사용하면 시멘트의 응결 및 경화가 저하되거나 응결경화, 워커빌리티, 강도의 발현 등에 나쁜 영향을 미치며, 콘크리트 혹은 모르타르의 내구성이 저하될 우려가 있다. 따라서 본 실험에 사용한 물은 건축공사 표준시방서 및 콘크리트 표준시방서의 규정에 따라 상수도수를 사용하였다.
Using water containing harmful oils, acids, alkalis, corrosive substances, etc. as a blended water will reduce the coagulation and hardening of cement, adversely affect the coagulation hardening, workability and the development of strength, and the durability of concrete or mortar. There is a risk of deterioration. Therefore, the water used in this experiment was used tap water according to the standard of building construction standard and concrete standard.
(5) 플라이 애시(F/A) (5) fly ash (F / A)
플라이애시는 영흥 화력산을 사용하였다.
Fly ash used Yeongheung thermal power mountain.
(6) 실리카 퓸 (6) silica fume
실리카 퓸은 캐나다산을 사용하였으며, 물리 및 화학적 특성은 표 15와 같다. Silica fume was used in Canada, and the physical and chemical properties are shown in Table 15.
(g/cm3)density
(g / cm 3)
(cm2/g)Powder
(cm 2 / g)
(%)SiO 2
(%)
(%)Al 2 O 3
(%)
(%)Fe 2 O 3
(%)
(%)MgO
(%)
(%)CaO
(%)
(%)SO 3
(%)
(7) 고성능 감수제 (7) high performance water reducing agent
본 실험에 사용한 혼화제로는 폴리카본산계 고성능 감수제로 특성은 표 16과 같다.As the admixture used in this experiment, a polycarboxylic acid-based high performance sensitizer is shown in Table 16.
(8) 고강도 콘크리트 실험체 배합 및 실험계획 (8) Blending high strength concrete specimens and designing experiments
60MPa급 콘크리트 실험체 제작을 위해 다음 표 17과 같은 배합으로 고강도 콘크리트 실험체를 제조하였다. 또한 고강도 콘크리트 실험체의 특성을 파악하기 위해, 공시체를 제작하여 표 18과 같은 물성실험을 진행하였다.For the production of 60MPa-class concrete specimens, high-strength concrete specimens were prepared by the following formulation. In addition, in order to grasp the characteristics of the high-strength concrete specimens, test specimens were prepared and subjected to the physical properties shown in Table 18.
(mm)G max
(mm)
(%)W / B
(%)
(%)S / a
(%)
- KS F 2402콘크리트의 슬럼프 시험 방법-KS F 2401 Sampling Method of Unconsolidated Concrete
-Slump test method of KS F 2402 concrete
- KS F 2405콘크리트의 압축 강도 시험 방법-Method of manufacturing specimens for strength test of KS F 2403 concrete
-Compressive strength test method of KS F 2405 concrete
2) 내화실험2) fireproof test
내화성능을 측정하기 위해 경량 내화비탈형 거푸집 모르타르 실험체에 고강도 콘크리트를 타설하여 내화실험을 진행하였다. 내화실험 방법은 기존 4면 가열조건에서는 실험체의 깊이에 따른 순수반응 동노 분석에 어려움이 있기 때문에, 고강도 콘크리트를 고온으로 가열함과 동시에 폭렬의 양상과 깊이별 온도이력의 정확한 파악에 유리한 1면 가열이 가능한 가열로를 사용하였다.
In order to measure the fire performance, the fire resistance test was carried out by pouring high-strength concrete on a lightweight fire-resistant slope form mortar specimen. The refractory test method is difficult to analyze the pure reaction furnace according to the depth of the specimen under the existing four-side heating conditions. Therefore, one-sided heating is advantageous for heating high-strength concrete to high temperature and at the same time accurately understanding the pattern of explosion and temperature history by depth. This possible furnace was used.
(1) 가열조건(1) heating conditions
내화실험 가열로의 가열조건은 KS F 2257 건축부재의 내화시험방법의 표준 시간-가열 온도 곡선에 따라 180분 동안 가열하였다. 표준 시간-가열 온도곡선은 도 17]과 같다.The heating conditions of the refractory test furnace were heated for 180 minutes according to the standard time-heating temperature curve of the fire resistance test method of KS F 2257 building member. The standard time-heating temperature curve is shown in FIG. 17.
(2) 측정방법(2) How to measure
고강도 콘크리트가 타설된 경량 내화비탈형 거푸집 모르타르 시험체의 내화 성능을 알 수 있도록 고강도 콘크리트에 내부온도이력을 측정하기 위하여 실험체 내부 좌, 우의 간격재에 삽입된 0mm(표면온도), 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm 두께별 열전대의 온도 값을 데이터 로거(data logger)를 이용해 수집하였으며, 좌, 우 열전대의 평균값을 배합별 실험체 내부온도로 기록하였다. 또한 가열 후 10분 경과마다 실험체의 폭렬 및 균열 여부를 관찰하였고, 실험 종료 후 폭렬의 발생 여부를 관찰 기록하였다.0mm (surface temperature), 10mm, 20mm, 30mm inserted in the spacer of the left and right sides of the specimen to measure the internal temperature history of the high-strength concrete to know the fire resistance performance of the lightweight refractory slope form mortar test specimen in which high-strength concrete was poured. The temperature values of the thermocouples for each 40 mm and 50 mm thickness were collected using a data logger, and the average values of the left and right thermocouples were recorded as the internal temperature of the specimens. In addition, every 10 minutes after the heating of the specimen was observed for cracking and cracking, after the end of the experiment was observed whether the occurrence of explosion.
실험 결과 및 분석
Experiment Results and Analysis
고강도 콘크리트 High strength concrete 실험체Experiment
내화실험을 위한 70MPa급 고강도 콘크리트에 관한 물성은 표 19와 같다. 콘크리트 실험체의 재령 28일 압축강도는 78MPa로 목표 강도 70MPa 이상을 나타내었다.Properties of 70MPa class high strength concrete for fire resistance test are shown in Table 19. The 28-day compressive strength of the concrete specimens was 78 MPa, indicating a target strength of 70 MPa or more.
배합비 1:1.5 Compounding ratio 1: 1.5
석고혼입율
내화실험 결과는 다음 표 20과 같다The results of the fire resistance test are shown in Table 20 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 19와 같다. 실험시간 40분, 노내온도 889℃ 및 표면온도 150℃부터 부분적인 표층폭렬 현상이 발생하였고, "moisture clog"가 발생하였으며 가열시간이 증가함에 따라 심한 소음과 함께 과도한 심층 폭렬이 발생하였다. 이 실험으로 이 실험체는 내화성능 기준, 3시간 이상의 내화성능을 발휘하지 못한 것으로 나타났다.The refractory test temperature history of this test body is shown in FIG. Particular surface explosion occurred from 40 min of experiment time, furnace temperature of 889 ℃ and surface temperature of 150 ℃, "moisture clog" occurred, and excessive depth explosion with severe noise occurred with increasing heating time. This experiment showed that the specimen failed to exhibit fire resistance for more than 3 hours.
배합비 1:1.5 Compounding ratio 1: 1.5
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 21과 같다.Refractory test results are shown in Table 21 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 20과 같다. 실험 시간 100분 노내온도 1000℃ 및 표면온도 146℃ 부분부터 표층폭렬이 발생하면서 "moisture clog"가 배출되었다. 시간이 지날수록 심층폭렬이 일어났으며 이 실험체는 내화성능 기준, 3시간 이상의 내화성능을 발휘하지 못한 것으로 나타났다. The refractory test temperature history of this test body is shown in FIG.
배합비 1:1.5 Compounding ratio 1: 1.5
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 22와 같다.The refractory test results are shown in Table 22 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
않함Occur
Never
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 21과 같다. 본 실험체는 실험 180분 동안 전 두께에서 358.2℃ 이하의 내부 온도 이력을 나타냈으며 폭렬 또한 발생하지 않았다. 이는 국토해양부에서 고시한 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준" 중 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃ 이하 기준을 만족하는 것으로서 내화성능이 입증되었다. The refractory test temperature history of this test body is shown in FIG. The specimen had an internal temperature history of less than 358.2 ° C. at full thickness for 180 minutes of the experiment, and no explosion occurred. This proved that the performance of the main reinforcing bar of the structure meets the criteria of 538 ℃ on average and less than 649 ℃ at maximum among the "Fire Resistance Performance Management Standards of High Strength Concrete Columns / Beams" announced by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.
배합비 1:1.5 Compounding ratio 1: 1.5
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 23과 같다.The results of the refractory test are shown in Table 23 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
않함Occur
Never
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 22와 같다. 본 실험체는 실험 180분 동안 전 두께에서 343.8℃ 이하의 내부 온도 이력을 나타냈으며 폭렬 또한 발생하지 않았다. 이는 국토해양부에서 고시한 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준" 중 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃이하기준을 만족하는 것으로서 내화성능이 입증되었다. The fire resistance test temperature history of this test body is shown in FIG. The specimen had an internal temperature history of 343.8 ° C. or less at full thickness for 180 minutes of the experiment, and no explosion occurred. This proved that the performance of the main reinforcing bars in the structure satisfies the average of 538 ℃ and below the maximum of 649 ℃ among the "High Fire Resistant Performance Standards".
배합비 1:2 Formulation ratio 1: 2
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 24와 같다.Refractory test results are shown in Table 24 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 23과 같다. 실험시간 82분, 노내온도 983℃ 및 표면온도 147℃부터 부분적인 표층폭렬 현상과 함께, "moisture clog"가 발생하였으며 가열시간이 증가함에 따라 심한 소음과 함께 과도한 심층 폭렬이 발생하였다. 이 실험으로 이 실험체는 내화성능 기준, 3시간 이상의 내화성능을 발휘하지 못한 것으로 나타났다.The refractory test temperature history of this test body is shown in FIG. From 82 min of experiment time, furnace temperature of 983 ℃ and surface temperature of 147 ℃, "moisture clog" occurred along with partial surface phenomena. Excessive depth blasting with severe noise occurred with increasing heating time. This experiment showed that the specimen failed to exhibit fire resistance for more than 3 hours.
배합비 1:2 Formulation ratio 1: 2
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 25와 같다.Refractory test results are shown in Table 25 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 24와 같다. 실험시간 131분, 노내온도 1058℃ 및 표면온도 227℃부터 부분적인 팝아웃 현상이 발생하였고, 그 후 지속적으로 팝아웃 면적이 증가하였고 소음과 함께 과도한 심층 폭렬이 발생하였다. 이는 "moisture clog"가 축적되어 한번에 터져나간 것으로 추정된다. 이 실험으로 이 실험체는 내화성능 기준, 3시간 이상의 내화성능을 발휘하지 못한 것으로 나타났다.The fire resistance test temperature history of this test body is shown in FIG. Partial popout occurred at 131 min, furnace temperature 1058 ℃ and surface temperature 227 ℃, after which the popout area continuously increased and excessive depth bursting with noise occurred. It is estimated that "moisture clog" has accumulated and burst at once. This experiment showed that the specimen failed to exhibit fire resistance for more than 3 hours.
배합비 1:2 Formulation ratio 1: 2
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 26과 같다.Refractory test results are shown in Table 26 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
않함Occur
Never
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 25와 같다. 본 실험체는 실험 180분동안 전 두께에서 343.5℃ 이하의 내부 온도 이력을 나타냈으며 폭렬 또한 발생하지 않았다. 이는 국토해양부에서 고시한 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준" 중 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃이하기준을 만족하는 것으로서 내화성능이 입증되었다. The fire resistance test temperature history of this test body is shown in FIG. The specimens exhibited an internal temperature history of less than 343.5 ° C at full thickness for 180 minutes, with no explosion. This proved that the performance of the main reinforcing bars in the structure satisfies the average of 538 ℃ and below the maximum of 649 ℃ among the "High Fire Resistant Performance Standards".
배합비 1:2 Formulation ratio 1: 2
석고혼입율
내화 실험 결과는 다음 표 27과 같다.Refractory test results are shown in Table 27 below.
(mm)thickness
(mm)
유무Explosion
The presence or
온도
(℃)60 minutes
Temperature
(℃)
않함Occur
Never
온도
(℃)120 minutes
Temperature
(℃)
온도
(℃)180 minutes
Temperature
(℃)
이 실험체의 내화 실험 온도이력은 도 26과 같다. 본 실험체는 실험 180분 동안 전 두께에서 315 ℃이하의 내부 온도 이력을 나타냈으며 폭렬 또한 발생하지 않았다. 이는 국토해양부에서 고시한 "고강도 콘크리트 기둥/보의 내화성능 관리기준" 중 구조체의 주 철근 온도가 평균 538℃, 최고 649℃이하 기준을 만족하는 것으로서 내화성능이 입증되었다.The refractory test temperature history of this test body is shown in FIG. The specimens exhibited an internal temperature history of less than 315 ° C at full thickness for 180 minutes, and no explosion occurred. This proved the fire resistance performance as the main reinforcing bar temperature of the structure meets the criteria of 538 ℃ and up to 649 ℃ below the "Fire resistance management criteria for high strength concrete columns / beams" announced by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100132570A KR20120071000A (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Fire-resistance of light-weight permanent form and method for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100132570A KR20120071000A (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Fire-resistance of light-weight permanent form and method for preparing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20120071000A true KR20120071000A (en) | 2012-07-02 |
Family
ID=46706150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100132570A KR20120071000A (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Fire-resistance of light-weight permanent form and method for preparing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20120071000A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102852271A (en) * | 2012-08-10 | 2013-01-02 | 上海理想家园工程营造有限公司 | Multi-type inorganic composite housing surrounding packaged A-class fireproof mold wallboard and construction method thereof |
-
2010
- 2010-12-22 KR KR1020100132570A patent/KR20120071000A/en active Search and Examination
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102852271A (en) * | 2012-08-10 | 2013-01-02 | 上海理想家园工程营造有限公司 | Multi-type inorganic composite housing surrounding packaged A-class fireproof mold wallboard and construction method thereof |
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