Corrosion of steel in reinforced concrete structures occurs because of depassivation by chloride ion diffusion. The corrosive products are expansive, causing cracking and deterioration of the concrete structures. To date, many studies on steel corrosion in concrete have been conducted in various environments. However, the existing research considering the influence of an artificial seawater immersion environment under hydraulic pressure is not sufficient. Therefore, the purpose of this study is to determine the behavior of steel corrosion in concrete with artificial seawater immersion conditions under hydraulic pressure. The corrosion behavior of rebar was analyzed through experimental and numerical analysis methods. It was found that significant levels of the rebar corrosion occurred in the artificial seawater immersion environment under hydraulic pressure from the experimental results. In the high hydraulic pressure environment, the rebar corrosion occurred faster, and the corrosion rate was high because the penetration of water and chloride ion was rapid. However, the corrosion rate decreased rapidly after reaching the maximum corrosion rate under high hydraulic pressure. In addition, the numerical study of the rebar corrosion behavior in an artificial seawater immersion environment under hydraulic pressure was performed. The numerical analysis was developed based on a 3D finite element method. The analysis was conducted to estimate the transport of corrosion agents and rebar corrosion in concrete. In addition, the feasibility of the numerical analysis was verified by comparing the numerical results with the experimental results. The results of this study can be used as basic data to understand the rebar corrosion in concrete exposed to the deep sea environment. Also, this study can be applied to the research area related to the safety maintenance and management of civil structures exposed to deep-sea environments.
철근 콘크리트 구조물의 철근 부식은 염화물 이온의 콘크리트 내부 침투로 인해 철근의 부동태 피막이 파괴되어 발생한다. 부식으로 인해 발생하는 수산화 철은 일반 철보다 3~4배의 부피를 가진다. 이로 인해 철근 콘크리트 내부에서 발생하는 팽창압은 콘크리트의 균열 및 열화를 유발한다. 현재까지 콘크리트 내부의 철근 부식에 대한 많은 연구가 수행되었다. 하지만 수압이 존재하는 염화물 침지 환경에서의 철근 부식에 대한 연구는 수행되지 않았다. 본 연구의 목적은 수압이 존재하는 인공 해수 침지 환경에서의 철근 부식 거동을 파악하고 분석하는 것이다. 철근의 부식 거동은 실험적 방법과 해석적 방법을 통해 다각도로 분석되었다. 실험 결과, 수압이 작용하는 인공 해수 침지 환경에서 상당한 수준의 철근 부식이 발생함을 알 수 있었다. 또한 수압이 높을수록 물과 염화물의 침투가 빨라 철근의 부식이 더 빨리 일어나며 최대 부식률이 높았다. 그러나 수압이 높을수록 최대 부식률에 도달한 후 부식률이 빠르게 감소하였다. 이러한 이유로 수압 환경에서 발생하는 철근 부식이 구조물 열화에 미치는 영향이 달라질 수 있음을 확인하였다. 추가로 수압이 작용하는 인공 해수 침지 환경에서의 철근 부식 거동의 해석 연구가 진행되었다. 해석은 3차원 유한 요소를 기반으로 개발되었으며 수압이 작용하는 침지 환경에서 부식 인자의 침투 해석을 실시한 후, 철근에 도달한 부식 인자의 특성을 반영하여 철근의 부식을 예측하는 해석을 실시하였다. 해석 결과는 실험 결과와 비교하여 그 타당성이 검증되었다. 본 연구의 결과는 수압이 존재하는 심해 환경에 노출된 철근 콘크리트 구조물의 철근 부식을 이해하기 위한 기초자료로 활용될 수 있다. 또한, 본 연구는 심해 환경에 노출된 토목구조물의 안전유지 및 관리와 관련된 연구분야에 응용될 수 있다.
