장기경년변화에 따른 뿜칠내화피복재의 특성에 관한 실험적 연구 = An Experimental Study on the Property of Spray-Applied Fire Resistive Coatings with Long-Time Elapse
저자
발행사항
서울 : 건국대학교, 2004
학위논문사항
학위논문(박사) -- 건국대학교 대학원 , 건축공학과,건축구조 전공 , 2004.8
발행연도
2004
작성언어
한국어
주제어
DDC
693.82 판사항(22)
발행국(도시)
서울
형태사항
xii, 120p. : 삽도 ; 27cm.
일반주기명
참고문헌 :p.116-120
소장기관
한글초록:최근 인구 증가 및 집중으로 인한 도시화의 확대와 소득 수준의 향상 그리고 건축기술의 발달에 따라 강구조 건축물의 비중이 크게 증가하고 있다. 그러나 건물의 기둥, 보 및 바닥 등과 같은 주요 구조부가 강재로 구성된 강구조 건축물은 화재시 강재 부재가 화염 및 고온에 노출될 경우 부재의 구조내력이 급격히 감소하는 단점이 있으며, 따라서 강구조 건축물의 주요 구조부에 대하여 화재시 구조내력의 저하를 방지하기 위한 대비가 필요하다. 강재 부재의 내화성능을 확보하기 위한 방법은 크게 강재 자체의 고온에 대한 저항성을 향상시키는 방법과 기둥, 보 등의 강재 부재를 단열성이 우수한 재료로 내화피복하는 방법으로 구분할 수 있으며, 이중 현재 가장 널리 적용되는 것이 강재 부재를 내화피복하여 화재시 고온의 영향을 차단하는 방법이다.강재 부재에 대한 내화피복공법 중 뿜칠 피복공법은 피복재의 내화성능이 우수하고, 시공성 및 경제성 등의 측면에서도 타공법에 비해 유리한 점이 많아 가장 일반적으로 적용되고 있다. 하지만 위와 같은 장점에도 불구하고 뿜칠 내화피복재는 시공전 재료의 선정과 배합 등에 따라 내화성능에 차이가 발생하고, 시공시 강재 부위별로 일관성 있는 피복두께의 확보가 어려우며, 시공 후 시간 경과에 따라 피복재의 균열, 탈락 및 박리 등이 발생할 우려가 있다.건물의 최저 내구년수를 10년으로 가정할 경우 강구조 건물 부재에 시공된 뿜칠 내화피복재는 최소 그 기간 동안은 내화성능 및 기타 기본적인 성능을 유지하여야 하며, 이러한 조건을 만족시키기 위해서는 장기적인 시간 경과에 따른 피복재의 특성 변화를 파악하고 이를 시공 전후에 적정하게 적용하기 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내에서 생산·시공되는 뿜칠 내화피복재를 대상으로 10경년에 대한 성능 측정 실험을 실시하여 피복재의 경년변화에 따른 성능 특성을 파악하고, 이를 근거로 뿜칠 내화피복재의 경년에 대한 기본적인 성능예측모델을 제시하고자 다음과 같은 순서에 따라 연구를 수행하였다.1. 뿜칠 내화피복에 대한 이론적 고찰2. 뿜칠 내화피복재에 대한 경년변화 실험3. 경년변화에 따른 뿜칠 내화피복재별 특성 파악4. 경년변화에 따른 뿜칠 내화피복재의 성능예측모델 제시위와 같은 방법에 따라 국내에서 생산되는 암면계 반습식 피복재, 질석계 및 석고계 습식 피복재 3종을 대상으로 연구를 진행하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.1. 경년 실험 결과 피복재의 종류에 관계없이 피복재의 이면온도는 3년 이후, 부착강도는 5년 이후 부터 각각 상승률과 저하율이 크게 나타났다. 피복재의 밀도는 이면온도와 부착강도와는 달리 3년까지의 증가 외에는 경년에 따른 변화가 미비한 것으로 나타났다.2. 경년 변화에 따른 피복재의 내화성능은 석고계 습식 피복재가 가장 낮은 것으로 나타났으며, 경년변화에 따른 내화성능 저하율은 질석계 습식 피복재가 가장 높은 것으로 나타났다.피복재별 부착강도는 습식 피복재의 경우 10년 이후에도 성능을 유지하는 것으로 나타났으나 암면계 반습식 피복재는 10년 이전에 부착강도를 거의 상실하는 것으로 나타났다.3. 경년과 피복재의 성능변화에 대한 분석 결과 피복재의 내화성능 유지 년수는 피복재에 상관없이 40∼50년의 범위로 산정되었다. 단 암면계 반습식 피복재는 7년 이상 경과시 부착강도를 거의 상실하는 것으로 산정되어 실제 시공시 부착강도 저하에 따른 내화성능의 변화를 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.4. 경년변화에 따른 피복재의 이면온도를 예측하기 위하여 경년에 대한 이면온도, 부착강도 및 밀도 변화의 관계를 다중회귀분석하여 경년변화에 따른 피복재별 이면온도 산정식을 도출하였다.향후 본 연구를 기초로 하여 피복재의 열적 특성에 대한 조사, 실대 피복 부재에 대한 성능 실험 및 피복재 시공 건물에 대한 현장 조사를 실시하여 피복재의 성능에 대한 데이터 베이스를 구축할 필요가 있으며, 이를 적용한 보다 신뢰성 있는 경년변화에 대한 피복재의 성능예측모델 개발 연구가 수행되어야 할 것이다
더보기영문초록:The relative importance of the steel structure building is continuing to increase with the expansion of urbanization due to the recent increase and concentration of the population, the improvement of the income level and the development of construction technologies. But the steel structure building whose major structural parts, such as the pillar, beam and flooring of the building, are made out of steel materials has the disadvantage that it abruptly decreases in case the structural resisting force of the member is exposed to flames and high temperature at the time of fire. Accordingly, it is necessary to make preparations to prevent the structural resisting force at the major structural part of the rigid structure building from lowering. The method to secure the fire-resisting performance of the steel member is divided into the method improving its resistance to high temperature and the method of coating steel members such as the pillar, beam and the like with the materials of excellent thermal insulation. Of them, the most widely used method is the method of disconnecting the effect of high temperature at the time of fire by coating the steel member with fire-resisting materials. The spray coating method, the fire-resisting coating methods of the steel member, is most generally used because it has many advantages compared to any other method even in terms of the excellent fire-resisting performance of covering materials, workability and economic efficiency and the like. But in spite of the above advantages, the spay fire-resisting material may vary in fire-resisting performance according to the selection and mixing of materials before construction and has difficulty securing the uniform thickness of coating at each region of the steel member at the time of construction. And it has the possibility that the cracking, coming-off and exfoliation of the coating materials with the passage of time after construction. In case it is assumed that the minimum useful life of the building is 10 years, spray fire-resisting coating materials applied to the members of the rigid-structure building should maintain the fire-resisting performance and other basic performance for the period, and to meet this condition, it is necessary to identify change of the qualities of the covering materials for a long time and conduct the research on their optimal application before and after construction.Therefore, this study attempted to conduct the measurement experiment on the performance of the domestically produced and used spray fire-resisting covering materials after the elapse of 10 years, identify the properties of performance in accordance with the secular change of the covering material and present the basic prediction model for the performance of the applied fire-resisting covering materials with the elapse of years. For this purpose, this study was conducted in the following sequence.① The theoretical investigation of the spray fire-resisting covering material② Experiment on changes of the spray fire-resisting covering materials with the elapse of years.③ Identification of the properties of spray fire-resisting covering materials with the elapse of years.④ Presentation of the prediction model for the performance of the applied fire-resisting covering materials with the elapse of years.In the above research method, an attempt was made to investigate three kinds of covering materials such as rock-wool semi-wet covering material, vermiculite and gypsum covering materials produce at home. As a result, the following findings were obtained.1. The result of experimentation on covering materials with the elapse of years showed that regardless of their kinds, inside temperature and bond strength had the high increase rate and the decrease rate after three years and after five years, respectively. Unlike the inside temperature and bond strength, the density of covering materials showed minimal changes with the elapse of years with the exception of their increase up to three years.2. The fire-resisting performance of the covering material with secular change was found to be lowest in the gypsum wet covering material, and the reduction rate of the fire-resisting performance with secular change was found to be highest in vermiculite wet covering materials. As for the bond strength of each covering material, it was found that the wet covering material maintained its performance of bond strength even after the elapse of 10 years, whereas it was found that rock-wool semi-wet covering material lost almost its bond strength before 10 years. 3. The result of analysis on changes in the performance of covering materials as well as the elapse of years showed that the number of years of maintaining the fire-resisting performance of covering materials was computed to be within the range of 40 to 50 years regardless of the kinds of covering materials. But it was computed that the rock-wool semi-wet covering material almost bond strength after the elapse of more than 7 years, which suggests that at the time of actual construction, it is necessary to take into consideration change in fire-resisting performance related to the lowering of bond strength. 4. An attempt was made to elicit the calculation formula on the inside temperature of each covering material with secular change by conducting the multiple regression analysis of the relationship among changes in the inside temperature, bond strength and density with the elapse of years.Based on the study results, it is necessary to construct the database on the performance of the covering materials by investigating the thermal properties of the covering material, experimenting the performance of the member covered with fire-resisting materials and conducting the field survey on the building with covering materials applied. And it is necessary to conduct the research to develop the more dependable prediction model for performance of covering materials with the elapse of years
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