BAB IV
PELAKSANAAN PENELITIAN EKSPERIMENTAL
4.1 Deskripsi Benda Uji
Pada penelitian ini dipersiapkan tiga benda uji berupa balok beton bertulang. Dua benda uji dibuat dengan konfigurasi berdasarkan benda uji pada ASTM Designation G 109-92 dan satu benda uji yang dibuat dalam dua cetakan berbeda dengan konfigurasi khusus sesuai dengan kebutuhan penelitian. Deskripsi benda-benda uji tersebut ditampilkan pada Tabel 4.1.
Dua benda uji ASTM Designation G 109-92 memiliki perbedaan pada larutan NaCl yang ditambahkan dalam campuran beton. Benda uji pertama (BU1) menggunakan campuran beton tanpa diberi larutan NaCl, sedangkan benda uji kedua (BU2) menggunakan campuran beton yang ditambahkan larutan NaCl sebesar 2 %. Benda uji dengan konfigurasi khusus (BUK1&2) dibuat menggunakan campuran beton tanpa diberi larutan NaCl.
Tabel 4.1. Deskripsi Benda Uji
Benda Uji Konfigurasi Kondisi
BU1 ASTM Tanpa larutan NaCl
BU2 ASTM Dengan larutan NaCl
BUK1&2 Khusus Tanpa larutan NaCl
152 mm (a) 114 mm Beton biasa Anoda Katoda 57 mm 25 mm 25 mm Beton dicampur larutan NaCl (b) Beton biasa 152 mm 114 mm 57 mm 25 mm 25 mm Anoda Katoda
Benda uji kedua terdiri atas dua lapis campuran beton, yaitu campuran beton biasa untuk lapisan pada tulangan katoda dan campuran beton yang diberi larutan NaCl untuk lapisan pada tulangan anoda.
4.1.2. Benda Uji Dengan Konfigurasi Khusus
Benda uji dengan konfigurasi khusus dibuat menggunakan dua cetakan yang berbeda agar tetap praktis saat melakukan eksperimen. Bagian pertama dan kedua masing-masing dipasang tiga baja tulangan. Dengan demikian ada enam baja tulangan yang dipasang dengan kedalaman yang berbeda secara berurutan apabila kedua bagian tersebut disatukan. Benda uji khusus (BUK1&2) diperlihatkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.1 (a) Konfigurasi benda uji pertama (BU1) (b) Konfigurasi benda uji kedua (BU2)
100 mm 100 mm 150 mm 150 mm 200 mm 200 mm 25 mm 50 mm 75 mm 50 mm 10 mm 150 mm 170 mm 170 mm 200 mm 100 mm 125 mm 150 mm 200 mm 50 mm 10 mm
Tulangan diam eter 16 mm 25 mm
200 mm
Kedalaman selimut beton pada tulangan atas adalah 25 mm. Semua baja tulangan memiliki perbedaan kedalaman 25 mm yang diukur dari permukaan atas benda uji.
4.1.3. Persiapan Baja Tulangan
Baja tulangan yang digunakan pada semua benda uji adalah baja tulangan berulir dengan diameter 16 mm. Panjang baja tulangan yang digunakan adalah 400 mm untuk BU1 dan BU2, dan 250 mm untuk BUK1&2. Sebelum digunakan seluruh baja tulangan tersebut direndam dalam larutan sulfuric acid selama 10 menit.
40 mm 200 mm 40 mm 60 mm 120 mm 50 mm 10 mm Lapisan epoxy 40 mm 120 mm 50 mm 10 mm 40 mm Lapisan epoxy BUK1 BUK2 200 mm 152 mm BU1/BU2
Baja tulangan diberi lapisan epoxy pada bagian-bagian tertentu seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.3. Pemberian lapisan epoxy ini untuk memastikan daerah terjadinya korosi pada baja tulangan.
4.1.4. Komposisi Campuran Beton
Campuran beton yang digunakan untuk membuat benda uji didisain memiliki kuat tekan 30 MPa. Perencanaan campuran beton dilakukan menurut metoda ACI 211.1-91 dan ACI 211.4R-93. Benda uji BU1 dan BU2 menggunakan semen portland jenis I (Ordinary Portland Cement – OPC), dan benda uji BUK1&2 menggunakan semen portland pozzolan (Portland Pozzolan Cement – PPC) Komposisi adukan beton yang digunakan adalah; rasio air-semen (w/c) 0.5, agregat kasar (saturated surface dry) 864 kg/m3, dan agregat halus berupa pasir alam 769 kg/m3. Air yang digunakan untuk campuran beton adalah air ledeng.
4.2 Persiapan Benda Uji Untuk Eksperimen
Pada penelitian ini eksperimen yang dilakukan terhadap benda uji meliput tiga bagian, yaitu; 1) investigasi menggunakan GPR, 2) percepatan korosi baja tulangan menggunakan arus listrik, dan 3) pengukuran arus korosi pada baja tulangan.
4.2.1. Persiapan Investigasi GPR
Bagian dari baja tulangan yang dipersiapkan untuk mengalami korosi adalah 200 mm untuk BU1 dan BU2, dan 120 mm untuk BUK1&2 yang berada di tengah-tengah benda uji. Untuk mengantisipasi bagian baja tulangan yang mengalami korosi, maka pada permukaan beton di sepanjang bagian baja tulangan yang diekspos dibuat garis-garis lintasan GPR tegak lurus terhadap arah baja tulangan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.4. Pembuatan garis-garis lintasan ini akan menjaga keakuratan pengumpulan data menggunakan GPR.
1234 5 678 9 1234 5 678 9 Arah gerak GPR Arah gerak GPR
Sisi atas Sisi samping
4.2.2. Konfigurasi Percepatan Korosi Dengan Arus DC
Untuk mempercepat proses korosi pada baja tulangan digunakan power supply DC dengan tegangan listrik sebesar 60 volt yang dihubungkan ke baja tulangan anoda dan katoda. Skema konfigurasi percepatan proses korosi ini diperlihatkan pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.
Power Supply DC AV -+ Bak penampung Katoda Anoda BU1/BU2 Power Supply DC AV + _ Katoda Anoda Bak rendam H2O Ameter Anoda BUK1&2
Gambar 4.5 Konfigurasi percepatan korosi untuk BU1 dan BU2
Dua buah baja tulangan yang berfungsi sebagai katoda pada BU1 dan BU2 dihubungkan pada kutub negatif dan tulangan anoda dihubungkan pada kutub positif power supply. Untuk BUK1&2, sebuah baja lempengan yang berfungsi sebagai katoda dihubungkan pada kutub negatif power supply.
Berbeda dengan BU1 dan BU2, BUK1&2 ditaruh di dalam bak penampung berisi air dan baja lempengan yang berfungsi sebagai katoda ditaruh di sisi benda uji tersebut. Hal ini dilakukan karena baja tulangan dan baja lempengan tidak berada dalam satu medium (yaitu beton), sehingga dibutuhkan air sebagai elektrolit untuk perpindahan ion-ion besi dari anoda ke katoda.
Pemberian arus pada benda uji BU1 dan BU2 dilakukan secara paralel pada saat bersamaan. Namun pemberian arus pada BU1 dan BU2 dilakukan secara terpisah dengan BUK1&2.
4.2.3. Pengukuran Arus Korosi
Pembacaan arus korosi yang terjadi dilakukan menggunakan alat pengukur arus amper meter. Amper meter dihubungkan pada baja tulangan katoda dan kutub negatif power supply dan besar arus yang mengalir akan dicatat. Saat pembacaan arus pada suatu anoda dan katoda dilakukan, arus yang mengalir pada anoda yang tidak dibaca akan diisolasi. Pengukuran arus ini dilakukan untuk mengetahui perkembangan proses korosi yang terjadi.
4.3 Prosedur Investigasi Eksperimental Benda Uji
Tabel 4.2 Skema Jadwal Eksperimen per Periode
Benda Uji 1 2 3 4 5 6 7
BU1 G A A G
BU2 G A A G
BUK1&2 G A A G
Hari (per periode)
G: pengumpulan data dengan GPR
A: pemberian arus dan pembacaan arus korosi
Investigasi untuk mengumpulkan data pertama dilakukan sebelum proses percepatan korosi baja tulangan dimulai. Pengumpulan data dilakukan dua kali, yaitu satu hari setelah benda uji menjalani perawatan dan satu hari sebelum pemberian arus untuk proses korosi. Hal ini dilakukan untuk memperoleh bentuk gelombang GPR benda uji dalam kondisi lembab dan kering. Pengumpulan data dilakukan pada semua garis lintasan yang telah dipersiapkan seperti yang perlihatkan pada Gambar 4.4.
Pemberian arus untuk mempercepat korosi pada baja tulangan dimulai pada hari ke dua. Sebelum pemberian arus dilakukan, benda uji BU1 dan BU2 direndam di dalam air terlebih dahulu selama dua jam. Ini dilakukan agar ada sejumlah kandungan air yang mengisi pori-pori beton sehingga mempermudah perpindahan ion-ion dari anoda ke katoda saat diberi arus listrik. Sisi-sisi benda uji juga ditutupi oleh kain basah air tidak menguap dengan cepat. Proses ini tidak dilakukan terhadap benda uji BUK1&2, karena benda uji BUK1&2 direndam di dalam air. Setelah instalasi untuk proses pengkorosian selesai dilakukan, arus listrik yang mengalir diukur dan dicatat menggunakan amper meter.
Pada hari ketiga, pengukuran arus kembali dilakukan dan dicatat setelah pemberian arus berlangsung selama 24 jam. Proses yang dilakukan pada hari kedua kembali dilakukan pada hari ketiga. Pada hari keempat, pembacaan arus kembali dilakukan dan pemberian arus untuk periode pertama selesai. Selanjutnya benda-benda uji dipersiapkan untuk pengumpulan data menggunakan GPR.
