폴리프로필렌 섬유의 형상 및 혼입률에 따른 섬유보강 콘크리트의 온도별 기계적 성능 평가

Abstract

본 연구는 폴리프로필렌(PP) 섬유를 혼입한 일반강도 콘크리트의 내화 성능을 실험적으로 평가하였다. 기존 연구가 주로 마이크로 섬유를 혼입한 고강도 콘크리트를 대상으로 수행된 반면, 본 연구는 섬유의 형상(Macro 및 Micro)과 혼입률이 고온 노출 후 콘크리트의 잔존 기계적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과, 상온에서는 PP 섬유의 혼입이 압축강도 등 기계적 성능 향상에 기여하였으며, 특히 Macro PP 섬유가 Micro PP 섬유에 비해 더 효과적인 균열 제어 성능을 나타냈다. 그러나 가열 이후에는 PP 섬유의 혼입 여부와 관계없이 모든 실험체에서 기계적 특성이 저하되었다. 또한 고강도 콘크리트를 대상으로 한 기존 연구의 94개 실험 결과와 비교하였을 때, 본 연구의 일반강도 콘크리트는 상대적으로 낮은 잔존 압축강도를 나타냈다. 이러한 차이는 고온 노출에 따른 공극률 증가와 수화물의 분해가 일반강도 콘크리트에서 더 심화되었기 때문으로 판단된다. 본 연구는 일반강도 섬유보강 콘크리트의 고온 후 성능을 보다 정밀하게 예측할 수 있는 모델 개발의 필요성을 제시한다.

This study examined the fire resistance performance of normal-strength concrete mixed with polypropylene (PP) fibers. While previous research has focused mainly on high-strength concrete and micro fibers, this study explored how fiber shape and volume fraction can affect the residual properties after fire exposure. Test results showed that fiber inclusion contributed to the improvement of mechanical strength at room temperature, and macro fibers were generally more effective than micro fibers. However, after thermal exposure, all specimens showed reduced mechanical properties and similar deflection behavior regardless of fiber content. Compared to 94 test results reported in previous studies—primarily focused on high-strength concrete—the specimens in this study exhibited lower residual compressive strength. This difference can be attributed to the increased porosity and more severe decomposition of hydrates in normal-strength concrete after exposure to elevated temperatures, highlighting the need for refined prediction models tailored to this material.