PENGARUH KOROSI TULANGAN BAJA TERHADAP K

(1)

PENGARUH KOROSI TULANGAN BAJA TERHADAP KUAT LEKAT BALOK

BETON BERTULANG

Influence Corrosion of Steel Reinforcement to Bond Strength Reinforced

Concrete Beam

Ngudiyono

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram Jl. Majapahit No. 62 Mataram, Nusa Tenggara Barat

Telpon. (0370) 636126, Fax. (0370) 636523 Email : ngudiyono@gmail.com

ABSTRAK

Baja telah digunakan sejak lama sebagai tulangan beton karena mempunyai lekatan yang baik dengan beton pada kondisi normal. Namun demikian pada lingkungan yang agresif, baja dapat berkorosi karena pengaruh lingkungan luar. Kasus seperti ini dapat terjadi dimana-mana, bukan hanya pada tempat yang dekat dengan laut tetapi juga pada semua tempat yang dibiarkan dipengaruhi lingkungan luar. Kasus yang menjadi objek yang dimodelkan dalam penelitian ini adalah proyek yang dihentikan karena kekurangan biaya sehingga proyek tersebut dihentikan untuk waktu yang tidak bisa ditentukan. Tulangan yang sudah terpasang pada beton yang belum selesai dikerjakan dapat saja dipengaruhi oleh lingkungan luar yang akhirnya menyebabkan korosi. Korosi yang terjadi diduga dapat menurunkan kuat lekat antara beton dengaan tulangannya..

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji sejauhmana pengaruh korosi yang sudah ada pada tulangan terhadap lekatan antara beton dengan tulangannya. Benda uji dibuat dalam bentuk balok untuk uji lekatan dan selinder untuk mengetahui kuat tekan. Testing dilakukan dengan menggunakan Alat Uji Tekan. Ada 12 benda uji buah balok yang diuji selama penelitian berlangsung dan 6 silinder untuk uj kuat tekan. Sementara varabelnya ada dua, yaitu keadaan tulangan; tidak berkorosi dan berkorosi dan tebal selimut beton; 30, 40 dan 50 mm.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan rata-rata beton sampel adalah 23,27 Mpa. Hasil ini lebih tinggi dari kuat tekan rencana, yakni 20 MPa. Korosi yang sudah ada pada tulangan berpengaruh secara signifikan pada kuat lekat antara beton dengan tulangannya. Kenyataan ini dapat dilihat dari data yang diperoleh selama penelitian. Rata-rata kuat lekat pada benda uji yang menggunakan tulangan tidak berkorosi adalah 1,298 MPa, sementara korosi pada tulangan menurunkan nilai ini sampai 1,082 MPa. Selain itu, juga diketahui bahwa tebal selimut beton tidak berpengaruh secara signifikan pada kuat lekat. Singkatnya, ada dua kesimpulan yang bisa ditarik melalui penelitian ini, yaitu: satu; korosi yang ada pada tulangan berpengaruh secara signifikan terhadap lekatan, dan kedua; selimut beton tidak berpengaruh terhadap lekatan antara beton dengan tulangannya.

Kata Kunci : beton, tulangan baja, korosi, kuat lekat,

ABSTRACT

(2)

Jurnal Teknik RREEKKAAYYAASSAA, Vol. 12 No 1 Juni 2011

The aim of this study is to investigate the significance of existing corrosion to influence the bond strength between steel and concrete. The samples were arranged in the form of beams for bonding test and cylinder for compression test. Testing were using Compression Testing Machine. Ther were 12 beams tested during the study carriedout as well as 6 cylinders to obtain the average compression strength. There are two variables of this study, i.e., firstly, the condition of reinforced steel; uncorroded and corroded reinforced steel. Secondly, the depth of cover; it was about 30, 40 and 50 mm.

The result shows that the average compression strength was about 23,270 Mpa. This result was higher then predicted compression strength, i.e. 20 Mpa. The existing corrosion on the reinforced steel was significantly influenced the bond strength between steel and concrete. This fact can be seen from the data obtained during the investigation. The average bong strength of concrete that reinforced with uncorroded steel was about 1,298 MPa, whilst corroded steel decreased this value to 1,082 Mpa. In addition, there is no significant influennce of cover depth. Except for samples with the cover depth of 30 mm of uncorroded steel, the rest samples give the same result for different cover depth. Inshort, there are two conclusions that can be drawn form this study. Firstly, the existing corrosion is significantly influence the bond strength between concrete and reinforced steel, and secondly, there is no significant effect of cover depth to the bond strength.

Key words : concrete, steel reinforcement, corrosion, bond strength

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pada proyek-proyek terbengkalai, terutama sekali yang terhenti pada saat pengerjaan bagian portal bangunan yang terbuat dari beton bertulang pada bagian balok dan kolom, seringkali tulangan baja dibiarkan tersisa dalam keadaan tanpa pelindung dengan maksud ketika sudah ada dana lagi, tulangan tersebut tinggal disambung dan dicor dengan beton. Selama tenggang waktu menunggu proyek dilanjutkan lagi, tentunya tulangan baja akan mengalami perkorosian (korosi) akibat pengaruh lingkungan sekitarnya. Berawal dari asumsi bahwa korosi (korosi) dapat menurunkan kuat lekat antara tulangan baja pada beton, maka pemeliharaan selama proyek dilaksanakan, ataupun ketika proyek terhenti untuk sementara karena masalah non teknis hendaknya menjadi perhatian serius bagi kontraktor atau pemilik proyek.

Korosi (korosi) yang terjadi pada tulangan ini diduga mempunyai pengaruh terhadap kinerja beton apabila tulangan tersebut langsung dicor, terutama kuat lekat antara baja tulangan dengan beton. Untuk itu pentingnya melakukan tinjauan mengenai kuat lekat antara tulangan yang telah mengalami perkorosian dengan beton melalui sebuah penelitian dilaboratorium.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh korosi pada tulangan dan pengaruh tebal selimut beton terhadap kuat lekat yang terjadi antara tulangan dengan beton.

TINJAUAN PUSTAKA

Kuat lekat

Sebuah baja tulangan yang tertanam dengan baik dalam beton yang mengeras akan merekat sedemikian rupa sehingga diperlukan gaya yang kuat untuk menariknya keluar. Gejala ini disebut lekatan yang memungkinkan kedua bahan tersebut dapat saling bekerjasama secara struktural ( Kusuma,1997 ).

Lebih lanjut Kusuma, menyatakan bahwa lekatan yang baik serta kesamaan muai merupakan suatu alasan utama bahwa, beton dan baja tulangan adalah suatu kombinasi teknis yang baik. Kerjasama kedua material ini masing-masing melaksanakan fungsi yang paling sesuai yaitu baja melawan tegangan tarik dan beton melawan tegangan tekan.

Agar beton bertulang dapat berfungsi dengan baik komposit dimana batang baja tulangan saling bekerjasama sepenuhnya dengan beton maka perlu diusahakan supaya terjadi penyaluran gaya yang baik dari satu bahan ke bahan lain ( Kusuma, 1997 ).

Kekuatan lekatan yang merupakan hasil berbagai parameter seperti adhesi antara

(3)

beton dengan permukaan tulangan baja dan tekanan beton kering terhadap tulangan atau kawat baja adalah akibat susut pengeringan pada beton. Selain itu saling bergeseknya permukaan baja dan beton di sekitarnya, yang disebabkan oleh mikro tarik menyebabkan meningkatnya tahanan gelincir. Efek total ini disebut sebagai lekatan (Nawy, 1990 ).

Ada banyak hal yang mempengaruhi kuat lekat antara baja dengan beton. (Nawi,1990 ) menyatakan bahwa paling tidak ada lima hal yang berpengaruh terhadap kuat lekatan ini yaitu adhesi antara elemen beton dan tulangan baja,efek griping (memegang ) sebagai akibat susut pengeringan beton disekeliling permukaaan baja dan saling geser antara tulangan dengan beton sekitarnya, tahanan gesekan ( friksi ) terhadap gelincir dan saling mengunci pada saat elemen penguat atau tulangan mengalami tegangan tarik, efek kwalitas beton dan kekuatan tarik dan tekannya, diameter, bentuk dan jarak tulangan karena kesemuannya mempengaruhi pertumbuhan retak.

Korosi.

Korosi adalah reaksi kimia antara logam dan lingkungannya yang berakibat mengalirnya arus listrik. Definisi korosi menurut Threthwey dan chamberlain korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektrokimia dan lingkungannya.

Penyebab korosi yang jauh lebih serius pada tulangan baja adalah adanya klorida dalam beton, yang merubah kwalitas perlindungan disekeliling baja tulangan. Ion klorida merupakan penghancur yang spesifik dari lapisan oksida pelindung dari baja tulangan. (Murdock dan Broock, 1991 dalam Sudi W, 2002).

Sheir 1976, (dalam Thretway dan Chamberlain, 1991), meneliti tentang laju korosi pada lempengan baja akibat pengaruh atmosfir di beberapa lokasi. Ketika logam masih telanjang laju korosi memang tinggi. Tetapi laju itu kemudian turun secara konstan sesudah setahun pertama.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat pengkorosian atmosfir adalah jumlah zat pencemar di udara, suhu, kelembaban kritis, arah dan kecepatan angin, radiasi matahari,jumlah curah hujan. Korosi berkaitan dengan logam, tetapi yang bisa disebut dengan korosi sejati hanyalah setengah reaksi

saja. Sedangkan setengahnya lagi adalah proses yang harus ada agar korosi dapat berlangsung.

Kaitannya dengan kuat lekat, menurut hasil penelitian yang dilakukan oleh Sulaimani dkk (1990), sampai kira-kira 0,5 % tulangan berkorosi, kuat lekat meningkat seiring dengan meningkatnya persentase korosi yang terjadi. Hal ini bisa terjadi karena pada proses awal perkorosian, justeru akan meningkatkan kekasaran permukaan tulangan yang cenderung meningkatkan kemampuan lekat tulangan. Namun demikian, ketika proses perkorosian berlanjut kuat melekat menurun secara konsisten dengan bertambahnya porsentase korosi yang terjadi.

LANDASAN TEORI

Kuat Lekat.

Tegangan lekat pasti timbul ketika tegangan atau gaya didalam sebatang baja tulangan berubah dari titik ke titik sepanjang batang tersebut. Hal ini digambarkan dengan sebuah free body diagram pada Gambar 1. Bila fs2 > fs1 , tegangan lekat (µ ) harus bekerja pada permukaan batang untuk menjaga kesetimbangan. Dengan menjumlahkan semua gaya yang sejajar dengan batang, maka tegangan lekat rata-rata (µarg ) adalah :

Bila l diambil dalam bentuk piasan, dx, persamaan ini dapat ditulis sebagai

db

4 dx

df

s

=

µ

……….…...….(2)

Dengan µ adalah tegangan lekat murni yang bekerja sepanjang dx

Tegangan rata-rata dalam sebuah balok.

Dalam sebuah balok gaya dalam sebatang baja yang retak dapat dinyatakan sebagai :

jd

M

T

=

..……….………....(3)

(4)

Tetapi

jd

m

T

=

∆

balok diantara dua buah retakan seperti yang ditunjukkan Gambar 2, maka momen yang bekerja pada kedua retakan adalah M1 dan M2. Bila balok diberi tulangan dengan sebuah tulangan dengan diameter db, maka gaya-gaya pada batang baja seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Penjumlahan gaya-gaya horintal memberikan:

Sehingga

m

=

(

π

db

)

µ

_avg

jd

∆Χ

∆

Dari free body diagram dalam Gambar 1, dapat dilihat bahwa

∆

m

=

V

∆Χ

atau

V

m

=

∆Χ

∆

∆Χ

=

∆

T

(

π

db

)

µ

avg . ………..……… (4)

Sehingga

jd

)

db

(

V

avg

π

=

µ

………...(5)

dimana db adalah diameter tulangan, atau

T

=

(

π

db

)

µ

_avg

∆Χ

∆

fS2 = f S1+ ∆ f S T1 = f S1A b

l

T2 = fS2 A b db

µ

Gambar 1 Hubungan antara perubahan tegangan dalam tulangan dengan tegangan lekat

1 2

∆x

M1

P

∆x

V

T1

M2=M1+∆M

T2=T1+∆T

µ

M2=M1+∆M

Gambar 2 Bagian balok antara bagian 1 dan 2

(5)

(6)

Bila jari-jari rerata tulangan dilambangkan dengan r, sedangkan panjang lekatan dilambangkan dengan L, maka luas tulangan yang bersentuhan dengan beton dapat dirumuskan dengan persamaan:

rL

2 π

=

Α

………....……….(6)

Besar gaya yang menyebabkan terjadinya kegagalan dilambangkan dengan F, maka kuat lekat rata-rata saat kegagalan dirumuskan sebagai persamaan;

rL

Penelitian ini dilaksanakan secara eksperimen dengan tahapan yaitu pengkorosion tulangan baja yang dilakukan cara direndam dengan air laut selama 3 bulan, selanjutnya diletakkan pada udara terbuka hingga terjadi korosi, kemudian pemeriksaan material meliputi pemeriksaan gradasi berat jenis, berat volume, berat jenis pasir dan kerikil serta kandungan lumpur pasir.

Untuk mendapatkan kuat tekan beton yang digunakan dalam penelitian ini, maka dibuat selinder beton dengan diameter 15 cm tinggi 30 cm sebanyak 6 (enam) buah dengan menggunakan faktor air semen (f.a.s 0,5), yang diuji pada umur 28 hari.

Untuk mengetahui kuat lekat beton, dibuat benda uji balok beton bertulangan baja dibuat 12 (dua belas) buah dengan 3 (tiga) variasi tebal selimut beton dan variasi kondisi bajanya. Untuk lebih jelas variasi benda ujinya dapat dilihat pada Tabel 1

Tabel 1. Variasi benda uji

Selimut beton

Campuran beton yang digunakan dalam pembuatan benda uji menggunakan perbandingan 1 : 1.4 : 2.2 untuk semen, pasir dan kerikil dengan faktor air semen 0,48. Cetakan sama ukurannya yaitu 15

×

15

×

50 cm. Perawatan benda uji dilakukan dengan cara merendam benda uji selama 28 hari.

Pengujian kuat tekan pada benda uji berukuran 150 x 300 mm berdasarkan ASTM C 39-72 yang menggunakan alat Compression

Testing Machine. Setelah ditimbang , benda

uji diletakkan pada alas pembebanan mesin uji kuat tekan beton (compression testing

machine). Kemudian pembebanan diberikan

secara berangsur- angsur sampai benda uji tersebut mencapai beban maksimum.

Untuk mengetahui kuat lekat menggunakan alat uji Hidraulik concrete Beam

Testing dan dial gauge untuk mengukur

pergeseran dan lendutan yang terjadi. Benda uji diletakkan diatas perletakan pada rangka pembebanan yang telah disediakan, pada balok beton dipasang dua dial gauge. Dial

gauge 1 dipasang searah beban pada tengah

bentang untuk mencatat lendutan balok beton sedangkan dial gauge 2 dipasang pada sisi kiri balok, untuk mengukur pergeseran yang terjadi, set-up pengujian kuat lekat dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Set-up Pengujian Kuat Lekat

HASIL DAN PEMBAHASAN

(7)

(8)

Kuat Tekan Beton

Kuat tekan yang diperoleh dari pengujian berkisar antara (22,081-24,345 MPa), dengan nilai kuat tekan rerata sebesar 23,270 MPa. Dengan demikian maka kuat tekan selinder beton yang didapatkan melebihi kuat tekan rencana yang ditetapkan sebelumnya yaitu sebesar 20 MPa.

Pengaruh Korosi Terhadap Kuat Lekat Pengujian daya lekat balok dengan Selimut beton 30 mm memberikan hasil sebagaimana yang disajikan pada Tabel 3 dan Gambar 4, selimut beton 40 mm pada Tabel 4 dan Gambar 5 dan selimut beton 50 mm dapat disajikan pada Tabel 5 dan Gambar 6.

Tabel 3. Kuat Lekat Balok dengan Selimut Beton 30 mm

Benda uji Beban Maks.( kN) Kuat Lekat (Mpa) Slip (x10-2 mm)

NK-1 25,5 1,104 70

Non Korosi

NK-2 30 1,298 72

KR-1 25 1,082 71

Korosi

KR-2 25 1,082 69

Benda Uji Beban Maks.( kN) Kuat Lekat( MPa ) Slip (x10-2 mm)

Non Korosi NK-1 30 1,298 73

NK-2 30 1,298 75

Korosi KR-1 25 1,082 70

KR-2 25 1,082 72

Benda Uji Beban Maks.( kN) Kuat Lekat( MPa ) Slip (x10-2 mm)

NK-1 30 1,298 75

Non Korosi

NK-2 30 1,298 74

KR-1 25 1,082 72

Korosi

KR-2 25 1,082 72

y = -0,0066x2 + 0,7672x R2 = 0,9633 y = -0,0048x2 + 0,7642x

R2 = 0,9871

0 5 10 15 20 25 30 35

0 10 20 30 40 50 60 7

S lip R erata (x10-2 m m )

K

u

at

L

ekat

R

e

rat

a

M

P

a

N K 30

K 30

tren-korosi 30 m m

tren-non korosi 30 m m

0

Gambar 3. Hubungan Beban dengan Slip Rerata Balok Tulangan NK 30 dan KR 30.

1

y = -0,0048x2_{+ 0,6513x}

R2_{= 0,9415}

y = -0,0055x2_{+ 0,7779x}

R2_{= 0,9702}

10 15 20 25 30 35

Beban (kN)

NK 40

K 40

tren-koros i 40 mm

(9)

y = -0,0044x2_{+ 0,6291x}

R2_{= 0,9344}

y = -0,0061x2_{+ 0,8176x}

R2_{= 0,972}

0 5 10 15 20 25 30

0 20 40 60 80

Slip Re r ata (x10-2 m m )

Beban (kN)

NK 50

K 50

tren-korosi 50 mm tren-nonkorosi 50 mm

Berdasarkan ketiga analisis data mengenai hubungan antara kuat lekat dengan selimut beton dan korosi yang terjadi diatas dapat disimpulkan bahwa ketebalan selimut beton tidak memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap kuat lekat yang terjadi. Hal ini bisa dilihat dari nilai beban maksimum yang terjadi tidak berbeda secara signifikan baik pada beton dengan ketebalan 30, 40 maupun 50 mm. Hal ini bisa terjadi karena memang selimut beton tidak secara efektif menahan beban yang bekerja pada beton. Selimut beton lebih berperan dalam hal melindungi beton dari pengaruh lingkungan luar.

Berbeda halnya dengan hubungan antara kuat lekat dengan tebal selimut, berdasarkan data yang dapat dilihat pada ketiga tabel diatas, korosi pada tulangan memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap daya lekat. Pada beton dengan ketebalan 30 mm, penurunan yang terjadi

berkisar 10 %, sementara pada ketebalan 40 dan 50 mm penurunan yang terjadi mencapai 17%. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut; dengan mengecilnya volume atau diameter tulangan maka berkurang pula luas bidang kontak antara tulangan dengan beton. Karena daya dipengaruhi oleh luas bidang kontak maka dengan menurunnya luas bidang kontak maka daya lekat antara beton dengan tulangan juga ikut mengalami penurunan. Selain itu, kemungkinan faktor lain yang berpengaruh menurunnya kuat tarik baja.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan.

(10)

sesuai dengan yang diharapkan. Akan tetapi Hasil pengujian balok tulangan memberikan beban maksimum berturut-turut sebesar, 27,75 kN, 30 kN, 30 kN Untuk balok Non Korosi selimut 30 mm, selimut 40 mm, selimut 50 mm. Sedangkan balok tulangan korosi besar beban maksimum sama yaitu 25 kN (untuk berbagai variasi tebal selimut). 2. Korosi dapat menurunkan kuat lekat

tulangan baja pada beton. Korosi pada tulangan tersebut memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kuat lekat dapat disebabkan mengecilnya luas bidang kontak dari tulangan dengan beton sehingga kuat lekatnya menurun. Dari hasil pengujian didapatkan kuat lekat rata-rata untuk balok tulangan yang Non Korosi dengan tebal selimut 30 mm sebesar 1,201 MPa dan yang korosi kuat lekat rata-rata sebesar 1,082 Mpa atau mengalami penurunan sebesar 9,93 %. Untuk tebal selimut 40 mm, 50 mm kuat lekat rata-rata yang Non Korosi dan Korosi sama, yaitu sebesar 1,298 dan 1,082 Mpa.

3. Besar slip pada saat terjadi kegagalan lekatan untuk tulangan Non Korosi sebesar 71.10 -2 mm, 74.10-2 mm, 74,5.10 -2

m ( dengan tebal selimut 30 mm, 40 mm, 50 mm). Untuk tulangan Korosi 70.10-2 mm. 71.10-2 mm dan 72.10 -2 mm (dengan tebal selimut 30mm, 40 mm, 50 mm).

Saran

Perlu diadakan penelitian lebih lanjut mengenai lekatan tulangan baja yang berkorosi dengan jenis tulangan, diameter tulangan, porsentas korosi, lamanya pengkorosian, media yang dipakai untuk mempercepat proses pangkorosian maupun metode pengujian yang digunakan sehingga didapatkan perbandingan yang lebih bervariasi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih disampaikan terima kasih kepada saudari Nurmala, ST, yang telah membantu dan berperan aktif pada penelitian ini dan Laboratorium Struktur dan Bahan Fakultas Teknik Universitas Mataram yang telah memberikan fasilitas selama penelitan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1992, SNI 03-2834-1992, Tata Cara Pelaksanaan Campuran Beton Normal, Departemen Pekerjaan Umum RI, Yayasan LPMB, Bandung.

Anonim, Panduan Praktikum Beton,

Fakultas Teknik Universitas Mataram, Mataram.

G. J. Al-Sulaimani, M. Kalemullah, I. A. Basunbul, dan Rasheeduzzafar.

Influence of Corossion and Cracking on Bond Behavior and Strength Of Reinforced Concrate Members, 87-S23 in ACI Structural Journal.

Murdock,L.J. dan Brooks,K.M., 1999, Bahan dan Praktek Beton (terjemahan Hindarko,S) Edisi keempat, Erlangga Jakarta

Kusuma G., Vis, W.C., 1997, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang berdasarkan SK SNI T-15-1991-03, Erlangga Jakarta.

Nawy, E. G., 1990, Beton Bertulang, Erosco Bandung.

Sri Widharto, 1999, Korosi dan Pencegahannya, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Tjokrodimuljo, K, 1996, Teknologi Beton Naviri, Yogyakarta.

Trethway, Kr. Chamberlain, 1991, Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan., Gramedia Utama Jakarta.