BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Masalah korosi merupakan suatu masalah yang tidak asing lagi dalam kehidupan sehari-hari. Masalah korosi yang terjadi hampir pada semua logam menjadi beban dalam kehidupan manusia, antara lain korosi menimbulkan kerugian secara ekonomi, memboroskan sumber daya alam, tidak nyaman bagi manusia, dan kadang-kadang dapat mendatangkan maut. Suatu kasus nyata, empat orang tewas dan lima terluka parah di sebuah proyek pembangkit listrik di Inggris ketika tali kerekan lift yang mereka tumpangi putus pada bagian yang terkena korosi. Roda gigi penyelamat gagal beroperasi akibat korosi dan lift jatuh dari ketinggian 30 meter lebih (Tretheawey, K.R., Chamberline, J., 1991). Permasalahan korosi pada logam juga merupakan penyebab merosotnya perekonomian dunia. Perkiraan jumlah kerugian yang disebabkan oleh permasalahan korosi pada negara-negara industri seperti Amerika dan Inggris mencapai 5% (William, D. Callister. Jr., 2003). Di Indonesia, tepatnya Laut Bali, telah tenggelam sebuah kapal layar Rahmadani yang mengangkut 7000 karung batu apung dan sejumlah barang lainnya dan 6 orang awak kapal, dimana peristiwa tersebut mengakibatkan hilangnya Nahkoda Fabilloi. Terjadinya tragedi tersebut disebabkan karena bagian dasar kapal yang bocor karena proses korosi (Harian Nusa, Jumat 25 Juni 2004).
Penelitian telah dilakukan mengenai penanggulangan korosi pada besi beton dalam larutan NaCl 3,70% dengan metode perlindungan katodik menggunakan elektroda korban Magnesium (Rahmanto, C.W., 2000). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa laju korosi rata-rata besi beton yang dilindungi oleh elektrode Magnesium tanpa pembungkus adalah 7,3147 mmpt, dan yang dilindungi oleh elektrode dengan pembungkus (pasir dan semen) adalah 4,0015 mmpt. Sedangkan laju korosi besi beton tanpa perlindungan (kontrol) adalah 16,1053 mmpt. Penelitian tersebut tidak memperhitungkan kondisi lingkungan seperti temperatur dan derajat keasamannya (pH). Sedangkan dalam setiap perubahan kimia (reaksi kimia) sangat dipengaruhi oleh temperatur dan pH. Ada suatu kecenderungan bahwa pada besi beton yang disimpan pada tempat yang berbeda temperaturnya memiliki laju korosi yang berbeda, dimana pada tempat yang temperaturnya tinggi lebih cepat terkorosi (Sri Widharto, 1999).
Berdasarkan hal tersebut di atas, penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh temperatur terhadap laju korosi besi beton yang dilindungi secara katodik menggunakan elektrode korban Magnesium penting dilakukan. Dengan menitikberatkan pada kepentingan aplikasi, pemilihan beberapa temperatur penelitian dikaitkan dengan realitas penggunaan material besi dalam kehidupan masyarakat, yaitu: pada temperatur lingkungan / biasa, daerah dataran rendah, dataran beriklim panas, dan kemungkinan tertinggi temperatur lingkungan.
1.2 Identifikasi Masalah
Korosi merupakan reaksi kimia yang terjadi pada sejumlah logam ataupun logam campuran pada kondisi yang tidak sesuai dan dapat menyebabkan terjadinya penipisan, pengikisan, kerusakan ataupun lubang-lubang pada logam tersebut (Treatheawey, K.R., Chamberline, J., 1991). Beberapa logam, mudah mengalami korosi dengan kecenderungan yang berbeda-beda. Faktor yang mempengaruhi adanya korosi yaitu temperatur, kelembaban udara, tekanan, pengaruh erosi dan kecepatan lainnya, radiasi, kondisi permukaan logam, kontak dengan beberapa zat kimia, dan tegangan.
Magnesium. Di antara ketiga elektrode tersebut Magnesium memiliki potensial reduksi yang paling rendah jika dibandingkan dengan besi beton.
Temperatur lingkungan korosif sangat berpengaruh terhadap laju korosi. Penelitian mengenai perlindungan besi beton dengan elektrode korban magnesium telah diteliti, namun belum memperhatikan temperatur lingkungan. Oleh karena itu, penelitian mengenai pengaruh laju korosi perlu dilakukan dalam mengefektifkan pencegahan korosi besi beton.
1.3 Perumusan Masalah
Permasalahan pada penelitian ini yaitu :
1. Berapakah laju korosi besi beton yang terlindungi dan yang tidak terlindungi oleh elektrode korban Magnesium pada temperatur 250C, 300C, 350C, dan 400C di lingkungan yang korosif larutan NaCl 3,70%?
2. Bagaimana pengaruh temperatur terhadap laju korosi pada besi beton yang terlindungi secara katodik dengan menggunakan elektrode korban Magnesium?
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menentukan laju korosi besi beton yang terlindungi dan yang tidak terlindungi oleh elektrode korban Magnesium yang ditempatkan dalam medium korosif larutan NaCl 3,70% pada temperatur 250C, 300C, 350C, dan 400C.
2. Mengkaji bagaimana pengaruh temperatur terhadap laju korosi besi beton yang terlindungi secara perlindungan katodik dengan menggunakan elektrode korban Magnesium.
1.5 Kegunaan Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi semua pihak antara lain sebagai berikut:
BAB II
METODE PENDEKATAN
2.1 Tinjauan Pustaka 2.1.1 Korosi
Korosi dalam masyarakat luas sering disebut sebagai karat, yaitu sesuatu yang mengotori logam-logam tertentu seperti besi. Karat (rust) adalah sebutan yang belakangan ini hanya dikhususkan bagi korosi pada besi, sedangkan korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam. Korosi merupakan reaksi kimia yang terjadi pada sejumlah logam ataupun logam campuran pada kondisi yang tidak sesuai dan dapat menyebabkan terjadinya penipisan, pengikisan, kerusakan ataupun lubang-lubang pada logam tersebut (Treatheawey, K.R., Chamberline, J., 1991).
Korosi dapat disebabkan oleh suatu kejadian yang dapat bersifat kimia dan elektrokimia. Korosi kimiawi terjadi akibat pengaruh zat kimia korosif seperti larutan asam, larutan alkali, dan garam. Korosi elektrokimia berdasarkan atas penguraian logam oleh arus Galvanis. Korosi dapat pula disebabkan oleh kombinasi sejumlah faktor seperti temperatur, kelembaban udara, udara terbuka, kikisan, tekanan, ataupun karena kontak dengan beberapa zat kimia.
Kerusakan akibat korosi dapat berupa takik-takik atau sumur-sumur kecil yang merata di permukaan logam, terbentuknya karat (selaput tipis kerak), terbentuknya kerak tebal berlapis-lapis, berupa penipisan yang merata, pelapukan atau pelunakan logam, keropos dan retak (Sri Widharto, 1999).
2.1.2 Jenis-Jenis Korosi
dimana sel korosinya terdiri atas anoda dan katoda yang saling berhubungan dalam suatu elektrolit.
Beberapa jenis korosi berdasarkan proses terjadinya dan faktor-faktor yang mempengaruhinya, korosi dapat digolongkan sebagai berikut:
1) Jenis korosi yang terjadi melelui proses elektrokimia antara lain: korosi atmosfir, korosi galvanis (galvaniccorrosion), korosi air laut, korosi tanah, dan lain-lain.
2) Jenis korosi yang terjadi melalui proses kimia antara lain: korosi pelarutan selektif (selective leaching corrosion), korosi merkuri, korosi asam, korosi titik embun, grafitisasi, dan lain-lain.
3) Jenis korosi yang terjadi melalui proses kombinasi elektrokimia, kimia dan fisik antara lain: korosi tegangan (stress corrsion), korosi erosi (erosion corrosion), dan lain-lain.
4) Jenis korosi yang terjadi akibat mekanis antara lain: korosi gesekan, korosi serangan tumbukan partikel, kavitasi, erosi atau abrasi, dan lain-lain. 5) Jenis korosi yang terjadi pada temperatur tinggi antara lain: korosi
oksidasi, korosi logam cair, dan lain-lain.
6) Jenis korosi yang disebabkan oleh faktor biologis yakni korosi yang disebabkan oleh bakteri pereduksi sulfat, dan lain-lain.
7) Jenis korosi yang terjadi di batas kristal logam, yakni intergranuler corrosion, interdentritic corrosion, cervice corrosion, pitting corrosion,
dan lain-lain.
8) Kerusakan logam lainnya yang diakibatkan oleh pencemaran zat kimia sewaktu dioperasikan dalam kondisi lingkungan yang kaya dengan zat pencemar tertentu, misalnya hidrogen, sulfur, dan lain-lain (Sri Widharto, 1999, William J. Callister Jr., 2003).
2.1.3 Korosi Galvanis (Galvanic Corrosion)
dimana sel korosi ini melibatkan reaksi-reaksi pada katoda dan anoda. Sel korosi ini tidak terjadi apabila kedua logam yang berbeda tersebut tidak berhubungan langsung walaupun keduanya berada pada elektrolit yang sama (Sri Widharto, 1999).
Setiap logam mempunyai potensial yang disebut potensial oksidasi atau potensial reduksi. Logam yang lebih mulia memiliki potensial oksidasi yang lebih negatif atau potensial reduksi yang lebih positif. Harga potensial ini dapat berubah akibat pengaruh perubahan temperatur, perubahan konsentrasi zat-zat terlarut, kondisi permukaan elektroda, kotoran atau sampah elektroda, dan lain-lain, sehingga harga potensial oksidasi maupun harga potensial reduksi tidak selalu menggambarkan kondisi yang sebenarnya. Secara kuantitatif dalam penulisannya, potensial oksidasi dan potensial reduksi memiliki besar yang sama namun berbeda tanda, misalnya potensial reduksi aluminium adalah –1,66 Volt dan potensial oksidasinya adalah +1,66 Volt (M. G., Fontana and R. W., Stachle., 1980, Sri Widharto, 1999).
Perbedaan potensial yang dimiliki oleh masing-masing logam menyebabkan ada logam yang bersifat lebih katodis dan ada yang bersifat lebih anodis. Logam yang mempunyai harga potensial oksidasi negatif atau harga potensial reduksinya positif umumnya lebih bersifat katodis, sedangkan logam-logam dengan harga potensial oksidasi positif atau potensial reduksinya negatif cenderung bersifat anodis.
Pada korosi galvanis, elektron mengalir dari logam yang kurang mulia (anodik) menuju logam yang lebih mulia (katodik). Akibatnya logam yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif karena melepaskan elektron. Ion-ion ini mungkin tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. Karena peristiwa tersebut, permukaan anoda kehilangan logam sehingga terbentuk sumur-sumur korosi atau jika merata disebut serangan korosi permukaan atau uniformattackcorrosion (Sri Widharto, 1999).
Seng Gambar 2.1. Bila kedua elektroda dihubungkan melalui sebuah bola lampu, maka terjadi arus mengalir dari katoda (karbon) menuju anoda (seng) sehingga bola lampu menyala. Pada mangkuk seng terjadi reaksi oksidasi:
Anoda : Zn Zn2+ + 2e- (oksidasi) Sedangkan pada elektroda karbon terjadi reaksi reduksi:
Katoda: 2H+ + 2e- H2(g) (reduksi)
Akibat oksidasi tersebut, logam seng diubah menjadi ion yan terhidrasi Zn2+.nH2O, sehingga seng kehilangan berat dengan kata lain berkarat (Mars G. Fountana, 1987, Sri Widharto, 1999).
Peristiwa korosi galvanis tanpa disengaja telah banyak menimbulkan kerusakan pada berbagai benda dan peralatan yang terbuat dari perpaduan logam-logam tak sejenis yang berhubungan atau tergandeng satu sama lain. Perpaduan logam-logam tak sejenis kadang-kadang dapat dimanfaatkan untuk tujuan tertentu, misalnya untuk mencegah terjadinya korosi pada suatu logam dengan sistem perlindungan katodik. Pada sistem ini logam yang lebih anodis sengaja dikorbankan dengan cara menghubungkannya pada logam yang akan dilindungi (Treatheawey, K.R., and Chamberline, J., 1991).
2.1.4 Proses Korosi Pada Besi
Fakta menunjukkan bahwa hampir semua logam, khususnya besi tidak pernah bebas dari pengotor (impurities). Pengotornya dapat berupa oksida dari logam tersebut akibat bereaksi dengan zat asam yang terdapat dalam udara, perbedaan struktur molekuler dari material logam itu sendiri, serta perbedaan tegangan di dalam bagian-bagian logam besi tersebut. Secara alami hal tersebut menimbulkan perbedaan potensial antara bagian-bagian logam. Perbedaan beda potensial ini menyebabkan sebagian logam ini bersifat katodis, yaitu pengotor, oksida, dan struktur molekuler yang katodis, sedangkan sebagian lagi bersifat anodis, yaitu bagian logam besi yang murni (Sri Widharto, 1999).
Proses korosi pada besi secara alami, pada umumnya terjadi akibat proses elektrokimia. Pada bagian permukaan besi yang bersifat anodis akan terjadi reaksi oksidasi:
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e
-Elektron yang terbentuk kemudian bergerak melalui logam menuju bagian lain dari permukaan besi yang bersifat katodis, dan terjadi reaksi reduksi:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e- 2H2O(l)
Pada konsentrasi ion H+ yang rendah (pH tinggi), maka reduksi oksigen akan berkurang, sehingga pada pH lebih besar dari 9 besi kurang terkorosi. Ion Fe2+ yang terbentuk pada anoda kemudian teroksidasi lebih lanjut menjadi Fe3+. Ion Fe3+ yang terjadi membentuk hidrat (III) besi oksida yang dikenal sebagai karat. 4Fe2+(aq) + O2 (g) + 4H2O(l) + 2xH2O(l) 2Fe2O3.xH2O(s) + 8H+
Gambar 2.2 Proses korosi pada besi.
2.1.5 Hubungan Temperatur Terhadap Korosi Besi
Korosi dapat digambarkan sebagai sel galvanis yang mempunyai “hubungan pendek”, dimana beberapa daerah permukaan logam bertindak sebagai katoda dan yang lainnya anoda, dan “rangkaian listrik” dilengkapi oleh aliran elektron menuju besi itu sendiri. Sel elektrokimia terbentuk pada bagian logam dimana terdapat pengotor atau di daerah yang terkena tekanan. Reaksi anoda adalah:
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e
-Reaksi katoda dapat bervariasi. Dengan tidak adanya oksigen (hanya sejumlah air, misal air danau) reaksi korosi yang terjadi:
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e -2H2O(l) + 2e- 2OH-(aq) + H2(g)
Fe(s) + 2H2O(l) Fe2+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
Namun reaksi ini umumnya lambat dan tidak menimbulkan korosi yang serius. Korosi yang jauh lebih ekstensif berlangsung jika besi kontak langsung dengan oksigen dan air. Dalam hal ini reaksi katoda adalah:
O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e- 6H2O(l)
Ion Fe2+ yang terbentuk secara simultan pada anoda bermigrasi ke katoda, dimana mereka selanjutnya dioksidasi oleh O2 (oksigen gas) menjadi besi dengan derajat oksidasi +3 untuk membentuk karat (Fe2O3.xH2O), bentuk hidrasi besi (III) oksida.
2Fe2+(aq) + O2(g) + (8 + x)H2O(l) Fe2O3.xH2O(s) + 6H3O+ (aq) Reaksi pengkaratan besi di atas memiliki potensial standar sel (E0sel) sebesar +0,459 volt. Hal ini berarti bahwa apabila besi kontak dengan air yang mengandung oksigen, maka proses korosi pada besi terjadi secara spontan. Data lain yang mendukung bahwa proses korosi tersebut berlangsung secara spontan adalah tinjauan secara termodinamika. Dalam hal ini peninjauan dilakukan pada
besaran seperti G (perubahan energi bebas), H (perubahan entalphi), dan S (entropi). Dimana hubungan antar besaran tersebut:
G0 = - nFE0sel ……….(pers. 1) dimana,
G0 = H0f - TS0 ………..(pers. 2) keterangan:
G0 = energi bebas Gibbs H0f = entalphi reaksi S0 = entropi reaksi T = temperatur
E0sel = potensial sel standar F = bilangan faraday (96500)
n = jumlah elektron yang terlibat
Harga G0 pada temperatur positif (besar) adalah negatif (-) yang menandakan bahwa reaksi korosi tersebut berlangsung spontan. Dari persamaan G0 = H0f -TS0, dapat diketahui bahwa temperatur sangat berpengaruh (berbanding lurus dengan G0 ) terhadap terjadinya reaksi korosi pada besi. Sehingga semakin tinggi temperaturnya, harga G0 semakin berharga negatif. Semakin negatif harga G0 maka semakin mudah reaksi korosi tersebut berlangsung (Oxtoby, David W., et al, 2001).
2.1.6 Pengukuran Laju Korosi
Secara umum laju korosi dinyatakan sebagai laju kehilangan berat persatuan waktu. Penentuan laju korosi tergantung pada teknik pengukuran yang dilakukan. Laju korosi dapat ditentukan dengan metode kehilangan berat, dimana berat logam yang hilang akibat korosi dikonversi mejadi laju dalam satuan millimeter per tahun (mmpt) (ASTM, 1981).
Untuk logam silinder, laju korosinya dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
Vkorosi = laju korosi dalam millimeter per tahun, (mmpt)
d = diameter awal logam, (milimeter)
T = waktu, (tahun)
W0 = berat awal logam, (gram)
Wt = berat logam setelah korosi, (gram) (ASTM, 1981).
Untuk logam dalam bentuk lempengan tipis, laju reaksinya dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
dimana:
V korosi = laju korosi dalam mimimeter per tahun (mmpt)
H = tebal awal logam, ( milimeter ) mempergunakan prinsip sel korosi itu sendiri, yaitu sistem elektrokimia dimana elektron mengalir dari anoda menuju katoda melalui suatu penghantar (elektrolit). Sistem perlindungan katodik mencegah atau mengurangi serangan korosi dengan cara membuat logam yang akan dilindungi tersebut bersifat katodik. Korosi terjadi apabila arus searah (aliran elektron) meninggalkan logam, namun sebaliknya aliran elektron yang memasuki logam dari daerah sekitarnya tidak menimbulkan korosi, tapi dapat mencegah atau mengurangi terjadinya korosi. Fenomena ini yang digunakan untuk suatu sistem perlindungan katodik (Sri Widharto, 1999).
Sistem perlindungan katodik terjadi melalui pengaliran elektron menuju struktur logam yang akan dilindungi. Terdapat dua metode dalam perlindungan katodik yaitu metode arus dipaksakan (impressed current) dan metode anoda yang dikorbankan ( sacrificial anoda ) (Sri Widharto, 1999).
e
-Magnesium ( anoda ) menuju pipa baja ( katoda ). -Magnesium akan melepaskan elektron membentuk ion positif, yang dapat bereaksi dengan penghantar (elektrolit) dalam lingkungan yang korosif membentuk produk korosi. Akibatnya Magnesium kehilangan massa atau terkorosi dan secara tidak langsung dapat mencegah atau mengurangi korosi pada pipa baja (Mas G, Fountana,1987).
Gambar 2.3 Perlindungan katodik pada pipa baja di dalam tanah dengan anoda korban Magnesium (Callister. Jr. William D., 2003: hal. 590).
Pengetahuan tentang deret galvanik atau potensial oksidasi berbagai logam dapat dimanfaatkan untuk memilih suatu bahan atau logam yang dapat bertindak sebagai anoda apabila dihubungkan dengan logam yang akan dilindungi. Logam-logam yang potensialnya lebih aktif dibandingkan Logam-logam yang akan dilindungi, menurut teori, dapat digunakan sebagai anoda korban. Logam-logam seperti Magnesium, aluminium, seng cukup baik sebagai anoda korban sehingga banyak digunakan (Tretheawey, 1991). Pemilihan anoda korban untuk sistem perlindungan katodik didasarkan pada pertimbangan teknis dan ekonomis. Magnesium cukup baik digunakan sebagai anoda korban. Walaupun efisiensinya rendah yaitu sekitar 50 %, akan tetapi logam ini memiliki potensial lebih negatif yang dapat menghasilkan keluaran arus cukup besar (Mas G. Fountana, 1987).
Gambar 2.4 Perlindungan elektroda arus terpasang, elektron diberikan dari sel luar, sehingga obyek itu sendiri tidak teroksidasi (M. G., Fontana and R. W., Stachle., 1980: 482).
2.2 Metode Eksprimen
2.2.1 Jenis dan Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental laboratoris murni yaitu dengan melakukan percobaan di laboratorium mengikuti prosedur kerja yang telah ada.
Sebagai logam yang akan dilindungi (katoda) digunakan besi beton, mengingat besi adalah logam yang banyak digunakan dibandingkan dengan logam-logam lainnya dan rentan terhadap peristiwa korosi. Sebagai elektroda korban (anoda) digunakan logam Magnesium yang akan melindungi besi beton dari peristiwa korosi. Ada dua metode perlindungan yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu dengan elektrode korban Magnesium yang dibungkus, dan tanpa pembungkus.
Pertimbangan temperatur yang digunakan dalam penelitian ini berdasarkan pada kondisi lingkungan antara lain temperatur 250C (temperatur rata-rata lingkungan/biasa dalam referensi), 300C (daerah dataran rendah), 350 (daerah beriklim panas panas), dan 400C (kemungkinan tertinggi temperatur lingkungan). Laju pengurangan berat besi beton akibat korosi diukur setelah perendaman selama satu minggu pada kondisi larutan NaCl 3,70 % dan pada temperatur yang telah ditentukan.
2.2.2 Subjek dan Objek Penelitian
elektroda besi beton yang terlindungi dan yang tidak terlindungi oleh elektroda korban Magnesium secara katodik pada temperatur 250C, 300C, 350C, dan 400C. Perubahan berat tersebut selanjutnya dikonversi menjadi data dalam bentuk laju korosi besi beton.
2.2.3 Jenis dan Penyajian Data
Jenis data yang dikumpulkan dalam penelitian ini adalah data kualitatif dan kuantitatif dari berat besi beton (gram) yang menurun selama percobaan yang diukur dengan neraca analitik. Data yang diperoleh selama penelitian dicatat
1: Perlidungan besi beton dengan elektrode Magnesium yang terbungkus (pasir dan semen)
BAB III
PELAKSANAAN KEGIATAN
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Besi Beton
12 batang dengan panjang yang sama (5 cm)
Konversi ke dalam rumusan laju korosi
3.2 Rancangan Kegiatan
Gambar 3.1 Rancangan Kegiatan Penelitian.
3.3 Tahapan Pelaksanaan 3.3.1 Tahap Persiapan
1) Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:
2). Pembuatan larutan NaCl 3,7 %
Larutan NaCl 3,7 % dibuat dengan cara melarutkan 111 gram NaCl yang telah dihaluskan ke dalam 3 liter aquades di dalam labu ukur kemudian menyimpan larutan tersebut dalam tempat yang telah disediakan.
3). Penyiapkan sampel besi
Penyiapan sampel besi ini meliputi kegiatan memotong-motong besi beton komersial yang berdiameter 6 milimeter sepanjang 5 cm sebanyak 12 buah, kemudian mengamplas besi tersebut. Sampel besi ini dibersihkan dari pengotor dengan etanol 70 %, dan ditimbang beratnya sebagai berat awal (W0).
4). Penyiapan Eletroda Korban
Penelitian ini menggunakan dua metode dalam perlindungan besi beton dengan elektrode korban Magnesium yaitu elektrode terbungkus beton dan tanpa pembungkus. Logam Magnesium yang telah dibersihkan disiapkan sebanyak delapan lempeng. Masing-masing lempeng dibuat dengan tebal, panjang, dan lebar yang sama. Pada elektrode yang terbungkus, logam Magnesium yang telah dililitkan kawat tembaga (20 cm) dimasukkan dalam campuran semen dan pasir ( perbandingan 2:3 ) dengan ukuran 5 cm x 3,5 cm x 1,5 cm, sedangkan pada elektrode tanpa pembungkus tidak dilakukan hal seperti itu, tetapi hanya dililitkan dengan kawat tembaga. Masing-masing elektrode yang telah siap ini dihubungkan dengan besi beton (kelompok perlakuan).
Larutan NaCl 3,70%
Prosedur pelaksanaan eksperimen dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Sebanyak 8 batang besi beton yang telah dipersiapkan dihubungkan dengan elektroda korban Magnesium yang telah dipersiapkan sebagai kelompok perlakuan dan 4 batang besi beton lainnya tidak dihubungkan dengan elektroda Magnesium sebagai kelompok kontrol.
b. Sampel perlakuan besi beton dari perlindungan elektrode magnesium yang terbungkus ditempatkan dalam wadah (gelas beaker) yang berbeda. Kemudian masing-masing diisi 100 ml larutan NaCl 3,70% hingga seluruh bagian besi beton dan elektroda korban magnesium tercelup di dalamnya, seperti Gambar 3.2. (a). Sedangkan perlindungan besi beton dengan elektrode magnesium yang tidak dibungkus dan tanpa dilindungi, dirancang seperti Gambar 3.2. (b),(c). c. Sebanyak 3 wadah, yaitu dua dari kelompok perlakuan dan satu dari kelompok
kontrol ditempatkan pada lingkungan dengan temperatur 250C. Perlakuan dengan cara yang sama, masing-masing 3 wadah yang lain ditempatkan dengan lingkungan temperatur 300C, 350C, dan 400C. (Sampel dengan lingkungan temperatur 250C dan 300C ditempatkan pada inkubator, temperatur 350C dan 400C ditempatkan pada oven).
d. Setelah satu minggu, sampel elektroda besi beton diangkat dari larutan. Sampel tersebut dicuci dengan akuades dan dalam keadaan basah digosok dengan kain halus, dibilas dengan etanol dan dilap dengan tisu sehingga benar-benar kering. e. Elektroda besi beton yang telah bersih dan kering ditimbang sampai diperoleh
berat yang tetap. Berat yang diperoleh dicatat sebagai berat akhir (Wt).
(a) (c)
(b)
Gambar 3.2 Sistem perlindungan besi beton dengan elektrode korban Magnesium (a) terbungkus, (b) tanpa pembungkus, dan (c) tanpa perlindungan.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
korosif. Pada besi beton dengan perlindungan magnesium tanpa pembungkus dan tanpa terlindungi mengalami kecepatan perubahan warna dan intesitas warna larutan yang relatif sama. Sedangkan pada besi beton dengan perlindungan magnesium yang terbungkus perubahan warna larutan berlangsung lama. Secara umum perubahan warna larutan drastis terjadi pada suhu tinggi.
Laju korosi besi beton dalam satuan mmpt dengan perlindungan elektode korban Magnesium dan tanpa perlindungan dapat dihitung dari perubahan berat besi beton. Data berat besi dan perhitungan laju korosi selengkapnya dilampirkan pada Lampiran 2. Berdasarkan hasil perhitungan pada Lampiran 2 dapat dibuat rekapitulasi laju korosi seperti disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Hasil data pengukuran laju korosi besi beton pada masing-masing temperatur
1 : Perlidungan besi beton dengan elektrode magnesium yang terbungkus (pasir dan semen)
2 : Perlidungan besi beton dengan elektrode magnesium tanpa pembungkus
3 : Besi beton tanpa perlindungan
Keterangan
Perlindungan besi beton dengan elektrodde magnesium yang terbungkus (pasir dan semen)
Perlindungan besi beton dengan elektrode magnesium tanpa pembungkus Besi beton tanpa perlindungan
Gambar 4.1. Grafik hubungan temperatur terhadap laju korosi besi beton
4.2 Pembahasan
Pada lingkungan korosif besi sangat mudah mengalami korosi. Hasil pengamatan terhadap terjadinya laju korosi yaitu terdapatnya perubahan warna larutan yang berwarna kuning (FeCl3). Secara umum pengaruh peningkatan temperatur sebanding dengan meningkatnya laju korosi. Pengaruh temperatur lingkungan terhadap laju korosi mempunyai karakteristik berbeda-beda antara besi beton tidak terlindungi dan yang dilindungi dengan elektrode yang dibungkus maupun yang tidak dibungkus beton. Hal ini juga didukung oleh warna larutan yang berbeda-beda pada setiap sampel di masing-masing suhu.
30
25 35 40
Suhu 0C
35
30 40
Data dan grafik mengenai perlindungan besi beton dengan elektrode Magnesium terbungkus beton menunjukkan dari temperatur 250C ke 300C terjadi peningkatan laju korosi besi beton yang cukup drastis (0,790 ke 2,875 mmpt), dan pada temperatur 300C ke 350C peningkatan lajunya tidak terlalu signifikan (2,785 ke 2,811 mmpt). Peningkatan laju korosi ini terjadi pada temperatur tinggi yang sangat signifikan dari temperatur 350C ke 400C (2,811 ke 7,564 mmpt). Data ini menjelaskan bahwa metode ini efektif digunakan pada temperatur rendah (300C -350C), dan tidak efektif pada tempertaur tinggi (400C).
Pada perlindungan besi beton dengan elektrode Magnesium tanpa pembungkus beton menunjukkan grafik yang cenderung linear hampir sama dengan kontrol. Hal ini berarti perlindungan besi beton dengan elektrode Magnesium tanpa pembungkus tidak efektif pada temperatur yang berbeda-beda.
Mudah teroksidasinya logam Magnesium (sebagai elektrode korban) oleh faktor lingkungan (pH atau oksigen) sepertinya menurunkan kemampuannya melindungi besi. Pada elektrode korban tanpa pembungkus, Magnesium teroksidasi di udara pada keseluruhan rentang temperatur sehingga efek perlindungannya tidak signifikan pada keseluruhan rentang temperatur dibandingkan dengan kontrol. Hal ini dapat dilihat dari besarnya laju dari karakteristik pengaruh temperatur terhadap korosinya.
BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan data dan hasil penelitian, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
Pada lingkungan yang korosif (larutan NaCl 3,7%)
1) Laju korosi besi beton yang terlindungi elektrode magnesium yang terbungkus, tanpa pembungkus, dan tanpa perlindungan elektrode pada temperatur 250 C masing-masing 0,790 mmpt; 3,776 mmpt; 3,400 mmpt, pada temperatur 300 C masing-masing 2,785 mmpt; 6,119 mmpt; 7,133 mmpt, pada temperatur 350 C masing-masing 2,811 mmpt; 6,691 mmpt ; 7,105 mmpt, dan pada temperatur 400 C masing-masing 7,564 mmpt; 8,209 mmpt; 8,240 mmpt.
2) Pengaruh temperatur terhadap laju korosi pada besi beton yang terlindungi secara katodik dengan menggunakan elektrode korban Magnesium adalah peningkatan temperatur berbanding lurus dengan laju korosi (semakin tinggi suhu, laju korosi semakin tinggi).
3) Metode perlindungan dengan elektrode korban Magnesium yang terbungkus beton efektif digunakan pada temperatur yang rendah (250 C – 350C), dan pada temperatur tinggi tidak efektif digunakan. Pada metode perlindungan dengan elektrode korban Magnesium tanpa terbungkus beton kurang efektif digunakan untuk melindungi besi.
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
American Society for Testing and Materials (ASTM). 1981, Annual Book of ASTM Standards, Part 10 Metal, Fracture, and Corrosion Testing. USA: ASTM
Ashworth V, Booker C J L (eds). 1986. Cathodic protection theory and practice.
Chichester: Institution of Corrosion Science and Technology/Ellis Horwood
Callister, Jr.,William D. 2003. Materials Science and Engineering an Introduction., Sixth Edition. New York: John Wiley & Son, Inc.
Crooker T W, Leis B N (eds). 1983. Corrosion fatigue: mechanics, metallurgy, electrochemistry and engineering. ASTM-STP 610
Dean S W Jr, Rhea E C (eds). 1980. Atmospheric corrosion of metals. ASTM-STP 767
Evans U R. 1960. The corrosion and oxidation of metals. Edward Arnold Gunawan, J. 1999. Kimia SMA Tengah Tahun Pertama. Jakarta: PT. Grasindo Guttmann V, Merz M. 1981. Corrossion and mechanical stress at high
temperature. Applied science
Hauffe K. 1965. Oxidation of metals. New York: Plenum Press
Hiskia, Achmad. 1990. Penuntun Belajar Kimia Dasar Elektrokimia. Bandung: Jurusan Kimia FPMIPA ITB Bandung
Logan H L. 1966. The stress-corrosion of metals. New York: John Willy
Mars G. Fountana. 1987. Corrosion Engineering Third Edition, New York: Mc. Graw-Hill Book Company
Mars G. Fountana and R.W. Staehle, (ed).1980. Advances in Corrosions Science and Tehnology. New York : Plenum
Morgan J H. 1959. Cathodic protection (Vol. 2). Newnes-Butterworths. Ch. 11 Oxtoby, David W., et al. 2001. Principles of Modern Chemistry, Fourth Edition.
New York: Harcourt. Inc.
Pludek V R. 1997. Design and corrosion control. MacMillan Press
Rahmanto Catur Wibowo. 2000. Penanggulangan Korosi Pada Besi Beton Dalam Larutan NaCl Menggunakan Logam Magnesiun Sebagai Elektroda Korban, Skripsi (tidak diterbitkan). Jurusan Kimia, F MIPA Universitas Udayana
Scully J C (ed.) 1971. The theory of stress-corrosion cracking in alloys. Brussels: NATO
Sudria, I.B.N. 2002. Kimia Anorganik II. Singaraja: Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA IKIP Negeri Singaraja
Widharto, Sri.1999. Karat dan Pencegahannya, Cetakan Pertama. Jakarta : PT. Pradnya Paramita.
Tretheawey, K.R., Chamberline, J. 1991. Korosi Untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
