Cathodic Protection of Reinforced Concrete Slab with Zn-Mesh in Marine Environment

해양환경 중 Zn-mesh를 적용한 콘크리트 슬랩의 음극방식 특성

Marine bridges are readily deteriorated due to the exposure to marine environment. The concrete deterioration occurred by corrosion of steel in concrete is mainly relevant to chloride in seawater. Chloride ions penetrate through porous concrete, and then reach to the reinforcing steel, and finally corroded them. The corrosion by-products(rusts) increase the volume as much as 6 to 10 times of origin steel. this creates expanding pressure and tensile stress, which cause the structures cracking and spalling. Sometimes the rebar corrosion is accelerated, and then collapsed catastrophically. In order to prevent corrosion damage, it is important to understand well regarding the reason of concrete corrosion, the quantification of its damage, and protection method/system to stop or to mitigate the corrosion. In this study, slab specimens were fabricated to evaluate the effect of cathodic protection which was simulated to marine bridges, and/or port structures. Zn-mesh sacrificial anode has been applied as a chathodic protection system and accelerated test conditions, i.e. temperature and salt concentration have been used in this study.

해상교량은 바다에 노출되기 때문에 많은 경우 본래의 설계수명을 다하지 못하고 조기에 열화된다. 이러한 콘크리트 열화는 다공성인 콘크리트 내부에 염분이 침투함으로써 철근부식을 야기하고, 부식된 철근은 보통 $6{\sim}10$배까지 부피가 팽창하면서 콘크리트에 균열을 일으키고 결국 탈락(박리)으로 이어진다. 이와 같은 철근부식과 균열발생의 가속화는 구조물의 심각한 손상과 궁극적으로 붕괴까지 이어질 수 있다. 따라서 이러한 피해를 막기 위해서는 콘크리트 내 철근부식의 정확한 이해가 필요하며, 부식발생의 정량화에 의한 예측은 물론 적절한 방식법을 적용해야한다. 음극방식법은 비교적 최근에 개발된 철근콘크리트 구조물의 방식법 중 하나이며 요즈음도 해외 여러 나라에서 이에 대한 방식시스템 연구가 활발하다. 본 연구에서는 해상교량이나 항만부두 구조물의 상판부에 대한 예비실험 성격으로 슬랩 시험편(40cm ${\ast}$ 30cm ${\ast}$ 18cm)을 채택하였다. 시험환경은 15% 염분과 온도 $40^{\circ}C$의 가속화된 해양환경이었으며, 시험 기간 동안 주기적인 건습 반복을 실시하였다. 방식시험편은 음극방식 기술의 하나인 Zn-mesh에 의한 희생양극식을 채택하였다. 연구내용으로는 음극방식에 의한 방식성능을 관찰하였으며 신설구조물과 보수구조물에 대한 방식 효과를 비교하였다.