SIDANG TUGAS AKHIR
BIDANG STUDY METALLURGY
“Studi Eksperimental Fenomena Kapilaritas pada Beton Bertulang Sehubungan
dengan Serangan Korosi Baja Tulangan”
Oleh :
Bernad M.S.
NRP. 2106100134
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTIUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2009
Latar Belakang
Penelitian Wirawan - pengaruh fly ash terhadap beton di
lingkungan khlorida (Tesis Teknik Mesin ITS, 2009)
Gambar Cairan yang keluar dari permukaan beton yang
tidak tercelup dari penelitian saudara Wirawan setelah hari ke-10
Latar Belakang
Percobaan Gunanto Widyasaputra - pengaruh penambahan inhibitor
terhadap ketahanan korosi beton bertulang (Tugas akhir Teknik Mesin
ITS, 2009)
Gambar Cairan yang keluar dari permukaan beton yang tidak tercelup dari
penelitian saudara Gunanto setelah hari ke-3
Latar Belakang
Kedua penelitian tersebut menggunakan beton dengan
dimensi, tinggi perendaman (terendam ½ atau 60
mm), elektrolit dan komposisi bahan penyusun
beton bertulang yang sama.
Latar Belakang
Penelitian Hasan Ass-shiddiqi - pengaruh metode curing
terhadap ketahanan korosi beton bertulang (Tugas akhir Teknik
Mesin ITS, 2009)
Penelitian ini mulai mencoba membahas tentang fenomena
keluarnya elektrolit dari interface baja tulangan dengan beton
Penelitian menggunakan dimensi beton, bahan penyusun
beton dan jenis elektrolit yang sama. Beton hanya terendam
1/8 bagian (15 mm) saja.
Dari penelitian ini tidak ada elektrolit yang keluar dari interface
baja tulangan dengan beton. Bahkan sampai hari ke 120 beton
hanya basah dibagian luar saja. Dan baja tulangan di dalam
beton hanya terkorosi sedikit saja.
Latar Belakang
(a)
(b)
Gambar (a) Beton yang telah terendam selama 40 hari (b) beton yang
telah terendam selama 120 hari
Latar Belakang
Gambar baja tulangan setelah dilakukan perendaman 120 hari dan dibongkar dari
beton
Latar Belakang
Penelitian Bagus Cahyo Utomo – Studi Eksperimental Pengaruh
Kapilaritas pada mekanisme korosi Hoseline Submarine di Lingkungan
Khlorida dan Amoniak (Tugas akhir Teknik Mesin ITS, 2009).
Mulai meneliti secara khusus pengaruh kapilaritas terhadap terjadinya
korosi.
Latar Belakang
(a)
(b)
Gambar (a) Spesimen Hoseline sebelum direndam (b) Hoseline yang direndam di
dalam larutan Khlorida+Amoniak
Latar Belakang
Gambar baja penguat yang telah dibongkar dari karet setelah dilakukan perendaman selama 30 hari.
Dari sini mulai terlihat bahwa memang benar korosi yang terjadi pada baja penguat
diakibatkan karena pengaruh daya kapilaritas.
Elektrolit seolah-olah tersedot ke dalam celah antara karet dengan baja penguat
yang tidak ikut terendam. Dari sini akan timbul stagnasi elektrolit dan terjadi korosi
pada permukaan baja penguat
Perumusan Masalah
Bagaimana mekanisme masuknya air ke dalam beton.
Bagaimana fenomena kapilaritas pada interface baja tulangan
dengan beton yang memfasilitasi korosi pada baja tulangan.
Apakah fenomena kapilaritas pada beton dapat dituangkan
Tujuan Penelitian
Mempelajari mekanisme masuknya air ke dalam beton.
Mempelajari fenomena kapilaritas pada interface baja tulangan
dengan beton yang memfasilitasi korosi pada baja tulangan.
Menyatakan
suatu
hubungan
matematis
yang
dapat
Batasan Masalah
Semua spesimen diasumsikan memiliki komposisi campuran
beton yang sama persis satu sama lain.
Spesimen beton bertulang dan beton tanpa tulangan memiliki
Dasar Teori
Penetrasi media korosi di dalam beton
Korosi pada baja tulangan akibat penetrasi
Penetrasi Media korosi di dalam Beton
Diffusi
Transfer cairan dari daerah
yang berkonsentrasi tinggi ke daerah
berkonsentrasi rendah
Permeasi
Permeasi adalah proses penetrasi suatu zat (cair, gas, dan
uap) ke dalam zat padat sehubungan dengan permeabilitas
intrinsik zat padat tersebut.
Capillary suction
Pergerakan cairan sepanjang celah kapiler pada benda
padat diakibatkan karena tarik menarik antar molekul
cairan dengan zat padat.
Spesifikasi Beton Bertulang
Tipe Semen
: Portland Pozzolan Cement (sesuai SNI 15-2049-04, semen yang digunakan untuk
bangunan umum dan mempunyai kegunaan khusus yaitu untuk bangunan yang memerlukan ketahanan
terhadap garam laut dan sulfat dengan panas hidrasi sedang).
Perbandingan unsur-unsur penyusun beton :
semen : pasir : kerikil : air = 1,73 : 2,3 : 3,46 : 1
Dimensi Beton Bertulang
–
Bentuk
: Silinder pejal
–
Panjang
: 120 mm
–
Diameter
: 50,8 mm (2 inch)
–
Keterangan
: Cetakan terbuat dari PVC diameter 2 inch
Dimensi baja tulangan
–
Tipe
: Polos
–
Diameter
: 12 mm (SNI 07-0065-2002, Diameter Nominal 12 ± 0,4 mm)
-
Panjang
: 120 mm
Pembuatan Beton bertulang
Langkah-langkah pembuatan beton
- Pengadukan
- Penuangan
- Pelepasan dari Cetakan
- Curing/Perawatan Beton
Pengujian Karakteristik Beton
Uji Kuat tekan
- Standard Pengujian : ASTM C 39-86
- Standard Spesimen : ASTM C 42
Rumus yang digunakan untuk perhitungan kuat tekan beton
Pengujian Karakteristik Beton
Pengujian Porositas Beton
–
Standard Pengujian : ASTM C 642-90
–
Pengujian porositas beton bertujuan untuk mendapatkan
prosentase rongga udara di dalam beton dimana nilai
porositas
merupakan
salah
satu
parameter
yang
menunjukkan kemampuan suatu beton untuk melewatkan
zat cair/permeabilitas beton
Rumus yang digunakan untuk menghitung porositas
beton:
Air Void =[(C – A) / ( C – D)] x 100% *
Keterangan :
A = Berat spesimen setelah di oven (Kg)
C = Berat spesimen kondisi jenuh air ditimbang di udara (Kg)
D = Berat spesimen kondisi jenuh air ditimbang di air (Kg)
*Lamond, F., Joseph, and Klieger, Paul, 1994, “Significance of tests and properties of
concrete and concrete-making materials”, ASTM International.
Pengkondisian spesimen
Spesimen dikondisikan di dalam larutan NaCl 12,5 %.
Perendaman sebagian pada spesimen. Spesimen terendam 45
mm di sebuah kontainer terbuka.
Penopangan dilakukan agar bagian bawah spesimen uji tidak
terdapat stagnasi elektrolit.
Pengambilan data pada tiga buah spesimen uji dilakukan
Pengamatan visual
Sebelum pembongkaran beton
Pada pengamatan sebelum pembongkaran beton
Pengujian Beton setelah pengkondisian
Pengujian Kandungan Khlorida di selimut beton
–
Beton di bor pada 4 kedalaman (di permukaan, kedalaman 6 mm,
kedalaman 12 mm, dan kedalaman 18 mm) dengan ketinggian titik
uji 20 mm, 45 mm, dan pada setiap kenaikan air di eksterior beton.
Gambar Lokasi Pengambilan Sampel Untuk
Test Kandungan Ion Cl
Keterangan:
X
n
Dimana
X = kenaikan air pada
eksterior beton saat
pengukuran ke n.
n = Pengukuran ke – (1
Foto Pengambilan Sampel Untuk Test Kandungan
Khlor
Pengamatan visual
Sesudah pembongkaran beton
Sesudah beton dibongkar,dilakukan pengamatan terhadap baja
tulangan beton. Korosi yang terjadi pada baja tulangan menjadi acuan
ketinggian air yang sudah masuk ke dalam interface baja tulangan
dengan beton.
Pengamatan penampang baja tulangan
Serangan korosi dilihat dari profil korosi yang tampak dari
potongan Longitudinal Baja tulangan.
–
Baja tulangan dipotong longitudinal untuk mengetahui profil korosi
yang terbentuk pada baja tulangan.
–
Dari profil korosi tersebut dapat digunakan untuk mengukur
Gambar Potongan vertikal baja tulangan dan
hipotesa pegurangan tebal produk korosi
Hipotesa pengurangan
ketebalan yang akan
terjadi pada baja
tulangan
Sesudah pembongkaran beton
Serangan Korosi Dilihat Dari Ketebalan Produk Korosi
yang Tampak dari Potongan Melintang Baja Tulangan.
–
Untuk melihat ketebalan produk korosi, selain dengan potongan
longitudinal,
juga
dengan potongan melintang. Potongan
melintang ini dilakukan untuk mengamati bahwa serangan korosi
yang terjadi merata pada semua bagian di sekeliling baja
tulangan.
Gambar Potongan melintang baja tulangan
dan hipotesa serangan korosi yang merata
DATA DAN ANALISA
Karakteristik beton
Pengamatan visual eksterior beton
Distribusi Khlor di dalam beton
Pengamatan visual baja tulangan beton
Pengamatan visual penampang melintang
baja tulangan
Pengamatan visual penampang longitudinal
Karakteristik beton
Kuat tekan
Porositas
Replika ke -
Kuat Tekan
(Kg/cm
2)
Kuat Tekan Rata-Rata
(Kg/cm
2)
1
185,3856
2
198,2491
3
190,3799
191,3382
Replika Ke-
A
(gram)
C
(gram)
D
(gram)
Air Void
(%)
Air Void
rata-rata (%)
1
486
522
298
16,1
2
497
537
306
17,3
3
485
518
295
14,8
Distribusi Khlor di dalam beton
Batas Perendaman
Dari data prosentase khlor akan dibuat 2 grafik
1. Grafik Prosentase Khlor VS kedalaman titik uji
2. Grafik prosentase Khlor VS waktu perendaman
Grafik Prosentase Khlor VS kedalaman titik uji
Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-10
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0
5
10
15
20
Ke dalam an titik uji (m m )
%
C
l
(%
)
ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm y = -0,0002x3 + 0,0078x2 - 0,1324x + 1,37 y = -0,0005x3 + 0,0176x2 - 0,2159x + 1,29 y = -0,0003x3 + 0,0115x2 - 0,1282x + 0,907Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-20
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 0 5 10 15 20
Ke dalam an titik uji (m m )
% C l (% ) ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm ketingian beton 65 mm y = -1E-05x3 - 0,0007x2 - 0,0366x + 1,816 y = 2E-05x3 - 0,0011x2 - 0,0258x + 1,66 y = 0,0002x3 - 0,0053x2 - 0,0003x + 1,48 y = -7E-05x3 + 0,0012x2 - 0,0382x + 1,37
Grafik Prosentase Khlor VS kedalaman titik uji
Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-30
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0
5
10
15
20
Ke dalam an titik uji (m m )
%
C
l
(%
)
ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm ketingian beton 65 mm ketingian beton 70 mm y = -0,0002x3 + 0,0033x2 - 0,0449x + 1,975 y = 0,0001x3 - 0,0018x2 - 0,0347x + 1,93 y = -4E-05x3 + 0,0015x2 - 0,0494x + 1,87 y = -0,0004x3 + 0,0086x2 - 0,0592x + 1,67 y = -0,0007x3 + 0,0162x2 - 0,1122x + 1,62Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-40
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0
5
10
15
20
Ke dalam an titik uji (m m )
%
C
l
(%
)
ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm ketingian beton 65 mm ketingian beton 70 mm y = 0,0001x3 - 0,0053x2 + 0,0219x + 2,04 y = 0,0005x3 - 0,0146x2 + 0,0619x + 1,97 y = 0,0005x3 - 0,0143x2 + 0,0872x + 1,69 y = -0,0004x3 + 0,0067x2 - 0,0489x + 1,71 y = -0,0005x3 + 0,0108x2 - 0,0675x + 1,66Grafik Prosentase Khlor VS kedalaman titik uji
Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-50
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0
5
10
15
20
Ke dalam an titik uji (m m )
%
C
l
(%
)
ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm ketingian beton 65 mm ketingian beton 70 mm ketingian beton 75 mm y = 0,0001x3 - 0,0053x2 + 0,0219x + 2,04 y = 0,0005x3 - 0,0146x2 + 0,0619x + 1,97 y = 0,0005x3 - 0,0143x2 + 0,0872x + 1,69 y = -0,0004x3 + 0,0067x2 - 0,0489x + 1,71 y = -0,0004x3 + 0,0097x2 - 0,0983x + 2,01 y = -0,0014x3 + 0,0401x2 - 0,3581x + 1,9Grafik Prosentasi CL VS kedalaman titik uji hari ke-60
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0
5
10
15
20
Ke dalam an titik uji (m m )
%
C
l
(%
)
ketingian beton 20 mm ketingian beton 45 mm ketingian beton 55 mm ketingian beton 65 mm ketingian beton 70 mm ketingian beton 75 mm y = -0,0012x3 + 0,041x2 - 0,4767x + 3,91 y = -0,0011x3 + 0,035x2 - 0,3608x + 3,26 y = -0,0013x3 + 0,0381x2 - 0,3556x + 2,97 y = -0,0006x3 + 0,0167x2 - 0,1483x + 2,29 y = -0,0002x3 + 0,0049x2 - 0,0664x + 2 y = -0,0004x3 + 0,0174x2 - 0,2492x + 2,17Grafik prosentase Khlor VS waktu perendaman
Grafik %Cl VS Lama Perendaman untuk ketinggian titik uji
20 mm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0
20
40
60
80
Lam a Pe re ndam an (Hari)
%
C
l
(%
)
permukaan Kedalaman 6 mm Kedalaman 12 mm Kedalaman 18 mm y = 8E-05x3 - 0,0072x2 + 0,2156x - 0,168 y = 2E-05x3 - 0,003x2 + 0,1403x - 0,286 y = 2E-05x3 - 0,0029x2 + 0,1356x - 0,4567 y = -9E-08x3 - 0,0003x2 + 0,0444x + 0,1793Grafik %Cl VS Lama Perendaman untuk ketinggian titik uji
45 mm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
20
40
60
80
Lam a Pere ndam an (Hari)
%
C
l
(%
)
permukaan Kedalaman 6 mm Kedalaman 12 mm Kedalaman 18 mm y = 5E-05x3 - 0,0049x2 + 0,1579x + 0,1233 y = 3E-05x3 - 0,0036x2 + 0,1697x - 0,8087 y = 4E-05x3 - 0,0051x2 + 0,1987x - 1,084 y = 2E-05x3 - 0,0028x2 + 0,1331x - 0,7093Grafik prosentase Khlor VS waktu perendaman
Grafik %Cl VS Lama Perendaman untuk ketinggian titik uji
55 mm
3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
20
40
60
80
Lam a Pe re ndam an (Hari)
%
C
l
(%
)
permukaan Kedalaman 6 mm Kedalaman 12 mm Kedalaman 18 mm y = 6E-05x3 - 0,0064x2 + 0,2168x - 0,7047 y = 3E-05x3 - 0,0041x2 + 0,1831x - 0,9613 y = 3E-05x3 - 0,004x2 + 0,1622x - 0,803 y = 9E-06x3 - 0,0016x2 + 0,0895x - 0,302Grafik %Cl VS Lama Perendaman untuk ketinggian titik uji
65 mm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0
20
40
60
80
Lam a Pe re ndam an (Hari)
%
C
l
(%
)
permukaan Kedalaman 6 mm Kedalaman 12 mm Kedalaman 18 mm y = 3E-18x3 + 7E-05x2 + 0,0173x + 1,014 y = 2E-05x3 - 0,003x2 + 0,1374x - 0,564 y = 6E-05x3 - 0,0069x2 + 0,2842x - 2,402 y = -2E-07x3 + 7E-05x2 + 0,0096x + 0,4704Grafik prosentase Khlor VS waktu perendaman
Grafik %Cl VS Lama Perendaman untuk ketinggian titik uji
70 mm
0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 20 40 60 80Lam a Pe re ndam an (Hari)
% C l (% ) permuk aan Kedalaman 6 mm Kedalaman 12 mm Kedalaman 18 mm y = -0,0001x3 + 0,015x2 - 0,6293x + 10,06 y = -2E-05x3 + 0,0018x2 - 0,051x + 1,73 y = 2E-05x3 - 0,0038x2 + 0,187x - 1,59 y = 5E-05x3 - 0,007x2 + 0,3462x - 4,89