Durabilitas Beton

Hello Bloggers setia.. Saya Michael Agung Sanjaya Siagian (15515003). Sekarang saya sedang duduk di bangku perkuliahan dengan jurusan Teknik Kelautan Institut Teknologi Bandung. Postingan berikut ini adalah bagian dari salah satu mata kuliah teknik kelautan yang sedang saya ambil sekarang yaitu “Bahan Bangunan Laut” dengan dosen yang mengajar ialah Alamsyah Kurniawan.

Untuk postingan kali ini, tentunya sejalan dengan postingan – postingan saya yang sebelumnya yaitu seputar material beton. Namun untuk postingan kali ini, akan dibahas adalah durabilitas beton itu sendiri. Check it out...

Capaian :

• ·       Terminologi Durabilitas
• ·        Zona – zona dalam lingkungan laut
• ·        Zona Lingkungan Laut dan Jenis Eksposure
• ·        Proses-proses fisika dan kimia penyebab kerusakan elemen beton di lingkungan laut
• ·        Tahapan kerusakan beton
• ·        Kerusakan Beton Akibat Penyebab Fisik
• ·        Diagram penyebab kerusakan beton akibat faktor-faktor fisik
• ·        Benturan/Beban impact
• ·        Kerusakan akibat abrasi-kavitasi
• ·        Faktor fisik penyebab keretakan beton
• ·        Keretakan pada beton segar dan beton yang mengeras
• ·        Crazing
• ·        Plastic shrinkage cracking
• ·        Drying shrinkage
• ·        Thermal shrinkage
• ·        Beban Siklis
• ·        Kebakaran

Durabilitas adalah ketahanan beton dalam menghadapi serangan – serangan yang merusak yaitu : akibat factor – factor fisik ataupun factor – factor kimiawi. Semakin tinggi durabilitas sebuah beton, maka semakin rendah tingkat kerusakan yang mungkin terjadi.

Zona – zona dalam lingkungan laut :

• ·         Zona atmosfir laut

Korosi sangat dipengaruhi oleh jumlah garam yang terbawa angina dan mengendap pada permukaan struktur. Zona ini sangat rentan terhadap keretakan karena proses pembekuan – pencairan dan perubahan suhu. Laju korosi dapat berkurang jika frekuensi hujan tinggi.

• ·         Zona terpercik (Splash-zone)

Zona dimana akan selalu dibasahi oleh percikan air laut. Zona ini sangat rentam terhadap keretakan yang disebabkan oleh karena abrasi, erosi, benturan, reaksi kimia antara ion –ion agresif (Terkandung dalam air laut). Merupakan zona yang paling agresif terhadap baja tulangan atau korosi pada baja.

• ·         Zona pasang – surut (Tidal-zone)

Adalah zona diantara pasang surut terendah dengan pasang naik air laut. Pada zona ini terdapat endapan garam yang tertnggal, organisme laut sebagai akibat dari korosi pada baja setempat. Zona ini sangat rentan terhadap keretakan oleh akibat abrasi, erosi, benturan  serta reaksi kimia.

• ·         Zona terendam (Submerged-zone)

Kerusakan terutama akibat reaksi kimia antara ion ion agresif. Aktivitas biologi maksimum. Kandungan sulfina dan ammonia dalam mempercepat korosi baja.

Kerusakan beton di lingkungan laut ada 2 yaitu :

1.      Faktor – factor Fisik

2.      Faktor – factor Kimiawi

                                                           

Benturan / Beban / Impact

Beban impact : Beban yang dating tiba – tiba dan mempunyai kecepatan tinggi. Beton dikatakan memiliki ketahanan Impact yang baik jika beton tersebut mampu menahan dan menyerap energy benturan yang terjadi.

Abrasi

Abrasi : Adalah ausnya permukaan beton yang disebabkan oleh hantaman gelombang yang mengandung pasir, kerikil atau benda padat lainnya.

Erosi

Erosi menyebabkan kerusakan permukaan beton dikarenakan air, angin, hujan dan proses mekanik lainnya sehingga permukaannya menjadi aus.

              Nb : Ketahanan terhadap erosi dan abrasi amat dipengaruhi oleh kualitas beton, properti/kualitas dari permukaan beton dan kekuatan & kekerasan agregat kasar.

Kavitasi

Kavitasi : Kerusakan permukaan beton karena hantaman air berkecepatan tinggi yang memiliki gelembung udara dan kemudian pecah pada saat membentur permukaan beton. Kavitasi sangat dipegaruhi oleh : Kualitas beton, Lekatan antara agregat kasar dan pasta semen, Ukuran maksimum agregat kasar.

Faktor Fisik Penyebab Keretakan Beton

·         Penyebab fisik : Perubahan volume ; Pembebanan ; Terekspos pada suhu yang ekstrim

·         Umumnya keretakan-keretakan yang dijumpai pada suatu struktur beton merupakan kombinasi dari satu atau lebih mekanisme penyebabnya.

Crack pada beton segar dan beton yang mengeras

Pada beton segar :

• ·         Plastic shrinkage

Ketika air yang menguap dari permukaan beton yang baru dicor Lebih cepat dari air yang dihasilkan dalam proses bleeding, maka permukaan beton akan menyusut. Karena adanya restrain dari beton Dibawah lapisan permukaan yang mengering, timbul tegangan tarik pada beton yang masih lemah dan baru mulai mengeras, hal ini mengakibatkan retak-retak dangkal dengan berbagai variasi kedalaman. Kadang lebar retak-retak dipermukaan beton cukup besar.

• ·         Crazing

Adalah pola dari retak-retak halus yang tidak menembus jauh kebawah permukaan dan umumnya hanya merupakan masalah kosmetik. Retak-retak ini biasanya hampir tidak tampak kecuali ketika permukaan beton baru saja mengering setelah dibasahi.

Pada Beton yang mengeras :

• ·         Drying shrinkage

Karena hampir semua beton mempunyai campuran air lebih besar dari yang dibutuhkan untuk proses hidrasi, air yang tersisa itu akan menguap, mengakibatkan beton menyusut. Restrain terhadap susut oleh tulangan atau bagian lain struktur menyebabkan timbulny tegangan tarik pada beton yang mengeras. Restrain terhadap drying shrinkage adalah penyebab retak yang paling umum pada beton. Pada kebanyakan aplikasi, drying shrinkage tidak bisa dihindari.

• ·         Thermal shrinkage

Kenaikan temperatur diakibatkan oleh panas yang dibebaskan pada proses hidrasi.

Ketika interior beton mengalami kenaikan temperature dan mengembang, permukaan beton mungkin sedang mengalami pendinginan. Jika perbedaan temperatur ini terlalu jauh, maka akan timbul tegangan tarik yang akan mengakibatkan thermal shrinkage pada permukaan beton. Lebar dan kedalaman retak tergantung pada perbedaan temperatur serta karakteristik fisik beton dan tulangan.

Stress yang diakibatkan oleh kristalisasi garam pada beton yang permeable dapat menyebabkan retak-retak dan spalling.

• ·        Kristalisasi garam
• ·         Beban siklis sering dijumpai pada struktur-struktur a.l. struktur lepas pantai (akibat angin, arus dan gelombang), jembatan, dermaga. Ketahanan beton terhadap beban siklis disebut ketahanan fatigue dan amat dipengaruhi oleh karakteristik lekatan antara agregat dengan pasta semen pada zona transisinya. Semakin kecil ukuran maksimum agregat semakin tinggi ketahanan fatigue-nya. Kebakaran, Pembekuan dan pencairan.
• 
  
• ·         Kebakaran

Pengaruh kebakaran pada beton bertulang tergantung dari tinggi temperaturnya dan lama terjadinya. Pengaruh kebakaran terhadap kekuatan komponen beton bertulang adalah menurunnya kuat tekan beton, menurunnya modulus elastisitas, menurunnya kuat lekat baja-beton, serta ekspansi longitudinal dan radial tulangan. Pembetukan retak akibat kebakaran diawali pada sambungan-sambungan dan bagian-bagian beton yang kurang kompak (padat).

Faktor Kimiawi penyebab retaknya beton bertulang

Korosi Tulangan Baja

Korosi dimulai ketika lapisan oksida pelindung tulangan telah rusak. Rusaknya lapisan pelindung ini disebabkan karena bereaksi dengan ion klorida yang terkandung dalam air laut pada permukaan tulangan atau karena karbonasi. Korosi tidak menyerang material beton, tetapi menyerang tulangan beton. Korosi yang disebabkan oleh ion klorida dapat mengakibatkan berkurangnya luas penampang baja tulangan sebelum tandatanda kerusakan akibat korosi terlihat pada permukaan beton. Korosi disebabkan oleh karena penetrasi ion klorida merupakan ancaman terbesar diakibatkan karena rusaknya selimut pelindung betonnya oleh air laut yang mengandung ion klorida yang sangat agresif.

Beton bersifat basa karena mengandung ion hidroksil (OH-), kondisi ini menguntungkan untuk tulangan beton, karena ion hidroksil yang terkandung pada air pori beton tsb dapat bereaksi dengan tulangan baja membentuk lapisan pelindung pasif atau pasif film pada permukaan tulangan. Lapisan pasif ini sebagai pelindung tulangan baja dengan cara menghalangi kontak antara tulangan dengan air dan oksigen yang merupakan syarat awal terjadinya korosi.

2 Proses yang bisa menghancurkan lapisan pasif :

• ·         Reaksi karbon dioksida dengan ion hidroksil pada beton, Karbonasi
• ·         Penetrasi ion klorida ke dalam beton.

Masalah akibat korosi

Serangan Karbon dioksida

Sulphate and chloride attack

Concrete Spalling

Concrete Spalling

Mekanisme Korosi pada baja Tulangan

Korosi dari baja tulangan pada beton adalah proses elektrokimia, sel elektrokimia terbentuk ketika terdapat perbedaan potensial sepanjang tulangan beton. Proses elektro-kimia melibatkan pembentukan daerah anoda dan katoda di dua lokasi yang berbeda di sepanjang baja tulangan yang sama.

Karat yang terbentuk mengakibatkan peningkatan volume beton pada permukaan tulangan di daerah perbatasan tulangan dan beton. Dan jika peningkatan volume ini tidak diatasi maka akan terjadi retak – retak.

Karbonasi

Karbonasi : korosi pada beton bertulang akibat oleh gas karbon dioksida. Akrbon dioksida dalam air laut berasal dari penyerapannya di atmosfer atau dari pembusukan tanaman laut. Konsentrasi karbon dioksida di udara sebesar 0,03 % per volume, sudah cukup untuk menimbulkan serangan pada beton, sedang kandungan CO2 di udara pada kota-kota besar umumnya mencapai 0,3%.

Hidrat semen yang diserang adalah Ca(OH)2, produk reaksinya adalah kalsium  karbonat (CaCO3). Ketika kandungan Ca(OH)2 hampir habis, CO2 akan bereaksi dengan hidrat kalsium silika (C-S-H) membentuk gel silika yang memiliki karakteristik pori-pori yang berukuran besar (> 100 nm). Kandungan karbon dioksida yang tinggi menyebabkan kalsium karbonat yang terbentuk pada reaksi awal akan bereaksi lagi membentuk kalsium bikarbonat.

Dan setelah kalsium hidrosidanya habis, karbon dioksida bereaksi dengan hidrat kalsium silica 9 (C-S-H) membentuk gel silica.

Kalsium hidrosida berubah yang awalnya basa menjadi asam karbonat, maka pH pori beton akan turunn mencapai nilai <9. pH yang rendah akan menyebabkan hancurnya lapisan pasif yang melindungi tulangan beton. Selain itu, terbentuknya lapisan karbonasi, yang akan membagi beton menjadi dua bagian, yaitu zona terkarbonasi dan tidak terkarboonasi. Ketika zona karbonasi mencapai permukaan tulangan, maka depasivasi tulangan mulai terjadi.

penetrasi karbon dioksida kedalam tulangan beton

Waktu yang dibutuhkan oleh proses karbonasi dari permukaan beton sampai mencapai lapisan pasif adalah fungsi dari:

• ·         ketebalan selimut beton
• ·         karakteristik beton
• ·         laju difusi CO2 kedalam beton

Pengaruh perawatan (curing) beton terhadap karbonasi amat besar. Perawatan yang kurang tepat akan meningkatkan porositas beton yang selanjutnya akan meningkatkan laju karbonasi.

Semoga yang saya tulis dpat bergua bagi anda sekalian yang membacanya.
Selesai...,