of 137 /137
PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN BESI YANG TERKOROSI (FLEXURAL BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH CORRODED STEEL BARS) DISERTASI AKSA H. MARDANI P0800311030 SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2017

PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN BESI …

  • Author
    others

  • View
    5

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of PERILAKU LENTUR BALOK BETON BERTULANG DENGAN BESI …

(FLEXURAL BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH CORRODED STEEL BARS)
DISERTASI
yang atas izinnya sehingga penelitian dan penulisan ini yakni “Perilaku
Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Besi Yang Terkorosi” dapat
terselesaikan. Dalam melaksanakan penelitian ini upaya dan perjuangan
keras kami lakukan dalam menyelesaikannnya.
Kami menyampaikan penghargaan yang sangat tinggi dan amat
mendalam kepada bapak Prof. Dr. H. M. Wihardi Tjaronge, ST., M.Eng,
atas bimbingan, arahan dan petunjuknya sehingga penelitian dan
penyusunan disertasi ini dapat kami laksanakan dengan baik. Ucapan dan
penghargaan yang sama kami sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Victor
Sampebulu, M.Eng dan Prof. Dr. Rudy Djamaluddin, ST., M.Eng selaku
Co-Promotor yang banyak memberikan waktu, arahan dan bimbingannya
kepada kami. Kepada bapak kami mengucapkan terima kasih dan
penghormatan yang setingi-tingginya atas bimbingan yang begitu tulus
danikhlas.
Ucapan dan penghargaan kami sampaikan kepada Prof. Ir. Priyo
Subprobo, MS., Ph.D, selaku penguji eksternal dari Institut Sepuluh
Novemver Surabaya (ITS) dan Prof. Dr-Ing Ir. Herman Parung, Ir. H.
Achmad Bakri Muhiddin, M.Sc., Ph.D, Dr. Eng. Hj. Rita Irmawaty, ST.,
MT dan Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST., MT selaku tim penguji yang
banyak memberikan arahan dan masukan kepada kami. Kepada
iii
setingi-tingginya atas masukan dan arahan demi kelengkapan disertasi ini.
Penghargaan yang setinggitingginya kepada ; Rektor Universitas
Hasanuddin (Prof. Dr. Dwia Aries Tina Pulubuhu, MA), bapak Prof. Dr.
Muhammad Ali, SE, MS. (Dekan Sekolah Pascasarjana Universitas
Hasanuddin), bapak Dr-lng. Ir. Wahyu Haryadi Piarah, MS.ME. (Dekan
Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin), bapak Dr. Ir. H. Muh. Arsyad
Thaha, MT (Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin),
bapak Prof. Dr. M. Wihardi Tjaronge, ST. M.Eng (Ketua Program Studi
S3 Teknik Sipil Universitas Hasanuddin) dan bapak/ibu dosen
Pascasarjana Universitas Hasanuddin yang telah mengarahkan dan
membimbing dalam proses perkuliahan. Bapak/ibu staf Pascasarjana
Unhas dan staf Prodi S3 Teknik Sipil yang sangat membantu dalam
proses administrasi, kami sampaikan banyak terima kasih.
Ucapan terima kasih yang setinggi tingginya kepada Dr. M. Akbar
Caronge, ST. M.Eng., Miswar Tumpu, ST., Awad Akbar ST, dan
Mahasiswa S1 dan S2 serta kepada bapak/ibu yang telah membantu
dalam semua aktivitas, sehingga disertasi ini dapat selesai. Atas segala
keikhlasan, pikiran dan tenaganya yang tidak ternilai.
Terima kasih saya haturkan kepada keluarga Saya, Bapak Saya
Latjutjeng H. Mardani (alm), Ibu Saya Hj. Haripa MS (almh) Bapak Mertua
Ir. Naufal Ellong (alm) Ibu Mertua Soraya Ambarak, dan Ipar saya Bapak
H. Helmy D. Yambas, SE. MH, Drs. Mubin Abidin, MA, Bustamil Balla SE,
iv
Gazali Salampaga, Rosni Damang dan Kakak saya Dra. Hj. Nurfa L. H.
Mardani, SH, Dra. Idha L. H. Mardani, MA dan adik saya Mas’ulung L. H.
Mardani, SH., Royani L. H. Mardani, SE., Mawarni L. H. Mardani, SE serta
istri saya Nidya Zwayza, anak saya Muhammad Raihan Putra Mardani,
Khalishah Afifah Putri Mardani dan Amirah Maumun Putri Mardani yang
telah memberikan dukungan dan sabar menunggu sampai selesainya
studi ini. Hanya dengan doa semoga Allah SWT, dapat membalasnya.
Akhirnya kami ucapkan salam sejahtera buat kita semua.
Makassar, 22 November 2017
v
ABSTRAK
AKSA H. MARDANI. Perilaku Lentur Balok Beton Bertulang Dengan Besi Yang Terkorosi (dibimbing oleh H. M. Wihardi Tjaronge, Victor Sampebulu dan Rudy Djamaluddin).
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh yang timbul
akibat korosi yang terjadi dan efektifitas penggunaan tulangan yang di coating terhadap perilaku lentur balok beton bertulang.
Ada empat jenis benda uji dan tiga diantara jenis benda uji tersebut dilakukan percepatan korosi yaitu balok beton normal dengan tulangan biasa (N), balok beton normal dengan tulangan biasa yang diberikan percepatan korosi (N acc), balok beton air laut dengan tulangan biasa yang diberikan percepatan korosi (SW acc) dan balok beton air laut dengan tulangan di coating yang diberikan percepatan korosi (SW acc C). Percepatan korosi baja yang di induksi pada arus listrik 1,45 A selama 21 hari berdasarkan persamaan faraday dan akselerasi korosi dilakukan dengan menggunakan air laut. Pengujian kuat lentur dilakukan dengan two point load. Pembebanan bersifat monotonic dengan kecepatan ramp actuator konstan sebesar 0.05 mm/dt sampai benda uji gagal.
Hasil dari penelitian menunjukkan terjadi penurunan kuat lentur beton bertulang akibat korosi pada tulangan yaitu pada benda uji N acc, SW acc dan SW acc C sebesar 7,95%, 14,57% dan 8,87% terhadap beton normal (N). Penggunaan besi coating pada beton bertulang yang menggunakan air laut dan pasir laut memiliki kapasitas lentur yang hampir sama dengan beton normal yang diakselerasi korosi (N acc). Sehingga besi coating dapat digunakan sebagai alternatif pada beton yang menggunakan air laut dan pasir laut.
Kata kunci : Beton bertulang, Akselerasi korosi, Perilaku lentur
vi
ABSTRACT
AKSA H. MARDANI. Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams With Corroded Steel Bar(supervised by H. M. WihardiTjaronge, Victor Sampebulu and Rudy Djamaluddin).
This study aims to determine the effect of corrosion and the
effectiveness of coating steel bar to flexural behavior of reinforced concrete beams.
There were four types of test specimens and three of them has treat by corrosion acceleration. The speciment are normal reinforced concrete beams with normal reinforcement (N), normal reinforced concrete beams with normal reinforcement given accelerated corrosion (N acc), seawater concrete beams reinforced with normal reinforcement given accelerated corrosion (SW Acc) and seawater concrete beams reinforced with coating reinforcement given accelerated corrosion (acc SW C) with steel induced by the electric current of 1.45 A for 21 days based of equality and accelerated corrosion faraday done using seawater.Flexuralof tests were performed with two point load. The loading is monotonic with a constant ramp actuator speed of 0.05 mm/second until the tested beams failed.
Results from the study showed a decrease in the flexural strength of reinforced concrete reinforcement due to corrosion at specimen Nacc, SWacc and SW acc C are 7.95%, 14.57% and 8.87% of the normal concrete (N). At the mean time the application of coatingiron on reinforced concrete using sea water and sea sand has a flexural capacity similar with normal concrete accelerated corrosion (N acc). Therefore the coating iron can be applied as an alternative to the concrete using sea water and sea sand.
Keywords :Reinforced concrete, Accelerated corrosion, Flexural behavior
vii
G. Sistematika Penulisan .............................................. 10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Sebelumnya ............................................. 12
C. Karakteristik Beton .................................................... . 27
D. Tulangan Coating………………. ............................... .. 32
viii
G. Korosi Pada Baja Tulangan....................................... 47
H. Percepatan Korosi Tulangan ..................................... 51
I. Kerangka Pikir Penelian ............................................ 54
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
B. Rancangan Penelitian ............................................... 58
C. Benda Uji .................................................................. 59
A. Karakteristik Fisik dan Mekanik Material ................... 75
B. Akselerasi Korosi Pada Beton Bertulang ................... 81
C. Pengujian Lentur Balok Beton Bertulang ................... 87
D. Studi Komparasi Penelitian Terdahulu ...................... 114
E. Temuan Empirik ........................................................ 116
A. Kesimpulan ................................................................ 117
B. Saran ....................................................................... 118
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................ 119
1. Syarat Fisika Semen Portland Komposit ................................. 20
2. Syarat – Syarat Gradasi Agregat Kasar .................................... 22 3. Syarat – Syarat Gradasi Agregat Halus .................................... 24
4. Ambang Batas Klorida Dengan Berbagai Kondisi (Ann, K. Y. dan
Song, H. W. 2007) ..................................................................... 37
5. Lebar Retak Maksimum Yang Diizinkan.................................... 46
6. Karakteristik Fisik Agregat ......................................................... 75
7. Karakteristik Kimia Air Laut ....................................................... 76
8. Komposisi Campuran Beton Untuk (kg/m3) ............................... 77
9. Hasil Pengujian Nilai Slump ...................................................... 77
10. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 28 hari ................................ 78
11. Nilai Modulus Elastisitas Secara Teori ...................................... 80
12. Lebar Retak Yang Dapat di Toleransi ....................................... 84
13. Tabel Rekapitulasi Pengujian Kuat Lentur ................................ 93
14. Pengujian Kuat Lentur Secara Teori (kondisi elastis) ............... 94
15. Pengujian Kuat Lentur Secara Teori (kondisi ultimit) ............... 94
16. Rekapitulasi Pola Retak Akibat Pembebanan ........................... 102
17. Tabel Rekapitulasi Hasil Pengujian Kuat Tarik Tulangan .......... 111
18. Tabel Rekapitulasi Penurunan Massa Dan Luas Tulangan....... 112
19. Tabel Rekapitulasi Seluruh Parameter Pengujian ..................... 113
x
1. Korosi PadaBeton Bertulang ..................................................... 4
2. Mekanisme Terjadinya Korosi Pada Baja Tulangan ................ . 5 3. Hubungan Antara Tingkat Korosi (
2 × 100%) Dan Kekuatan
Lentur Balok .............................................................................. 16
6. Hubungan Tegangan dan Regangan Liniear ............................ 31
7. Hubungan Tegangan dan Regangan Non Liniear .................... 31
8. Pola Pembebanan Pada Pengujian Kuat Liniear....................... 39
9. Perilaku Lentur Pada Beton ....................................................... 40
10. Perilaku Lentur Dekat Beban Ultimit .......................................... 41
11. Balok Tegangan Ekivalen Whitney ........................................... 42
12. Retak Pada Balok ...................................................................... 45
13. Deskripsi Singkat Dari Fenomena Korosi .................................. 49
14. Konsekuensi Akibat Korosi Pada Baja Tulangan ....................... 51
15. Skema Kolam Perendaman ....................................................... 53
16. Kerangka PikIr Penelitian ........................................................... 55
17. Bagan Alir Penelitian .................................................................. 57
18. Dimensi Balok Beton Bertulang ................................................. 60
19. Sketsa Pembebanan Balok Beton Bertulang............................. 60
xi
22. Potongan Memanjang Dan Melintang Balok Beton Bertulang
Normal ....................................................................................... 62
Laut ........................................................................................... 63
25. Benda Uji Silinder ...................................................................... 68
26. Uji Balok Beton Bertulang Dengan Indikator Pengukuran ......... 70
27. Positioning Dial Indicator Lendutan ........................................... 71
28. Skema Benda Uji Pada Pengujian Half – Cell Potential ............ 72
29. Set Up Benda Uji Kuat Tarik Baja ……………………………….. 73
30. Grafik Hubungan Tegangan Dan Regangan Beton Umur 28
Hari ............................................................................................ 79
31. Pola Retak Balok Normal Akselerasi Akibat Korosi (N acc) ...... 83
32. Pola Retak Balok Air Laut Akselerasi Akibat Korosi (SW acc) .. 83
33. Pola Retak Balok Air Laut Akselerasi Coating Akibat Korosi
(SW acc C) ................................................................................ 84
35. Histogram Beban Maksimum .................................................... 87
36. Histogram Persentase Penurunan Kapasitas Beban Balok ...... 88
37. Hubungan Beban Lendutan Benda Uji Balok Normal Tanpa
Akselerasi Korosi (N) ................................................................. 89
(N acc) ....................................................................................... 90
39. Hubungan Beban Lendutan Benda Uji Balok Air Laut Akselerasi
(SW acc).................................................................................... 91
40. Hubungan Beban Lendutan Benda Uji Balok Air Laut Akselerasi
Coating (SW acc C) .................................................................. 92
41. Hubungan Beban Dan Regangan Beton Normal (N) ................. 95
42. Hubungan Beban Dan Regangan Beton Normal Akselerasi
(N acc) ....................................................................................... 96
(SW acc).................................................................................... 96
Coating (SW acc C) ................................................................... 97
45. Hubungan Beban Dan Regangan Beton Untuk Seluruh Benda
Uji .............................................................................................. 98
47. Pola Retak Balok Normal Akibat Pembebanan ......................... 100
48. Pola Retak Balok Normal Akselerasi Akibat Pembebanan ........ 100
49. Pola Retak Balok Air Laut Akselerasi Akibat Pembebanan ....... 100
50. Pola Retak Balok Air Laut Akselerasi Coating Akibat Pembebanan
.................................................................................................. 100
xiii
57. Tulangan SW acc C 1 ............................................................... 106
58. Tulangan SW acc C 2 ............................................................... 106
59. Hubungan Tegangan Regangan Tulangan N ............................ 108
60. Hubungan Tegangan Regangan Tulangan N acc ..................... 109
61. Hubungan Tegangan Regangan Tulangan SW acc .................. 110
62. Hubungan Tegangan Regangan Tulangan SW acc C .............. 111
63. Set up Pengujian Dengan Dua Pembebanan ............................ 115
xiv
MPa = Mega Pascal
SNI = Standar Nasional Indonesia
PCC = Portland Composite Cement
UTM = Universal Testing Machine
N acc = Benda uji balok normal akselerasi
SW acc = Benda uji balok air laut akselerasi
SW acc C = Benda uji balok air laut akselerasi tulangan coating
1
beton semakin banyak dipilih sebagai suatu bahan konstruksi. Konstruksi
beton banyak memiliki keuntungan selain bahannya mudah diperoleh,
juga harganya relatif lebih murah, mempunyai kekuatan tekan tinggi,
mudah dalam pengangkutan dan pembentukannya, serta mudah dalam
hal perawatannya. Hampir 60% material yang digunakan dalam pekerjaan
konstruksi menggunakan beton yang pada umumnya dipadukan dengan
baja (composite) atau dengan jenis lainnya, seperti pada pembuatan
gedung- gedung, jalan (rigid pavement), bendung, dermaga, saluran dan
lain-lain (Mulyono, 2003).
Namun, beton mempunyai perilaku yang spesifik yaitu memiliki kuat
tarik yang jauh lebih kecil dari kuat tekannya. Oleh karena itu material
beton umumnya digabungkan dengan material lain yang mempunyai kuat
tarik yang besar, seperti baja tulangan sehingga merupakan satu
kesatuan struktur komposit yang disebut beton bertulang.
Di sisi lain, peningkatan penduduk yang semakin pesat berdampak
pada ketersediaan sumber daya alam di seluruh dunia. Salah satunya
penggunaan air bersih. Dikatakan bahwa pada tahun 2025 setengah dari
umat manusia akan tinggal di daerah di mana air tawar tidak lagi
2
Badan Meteorologi Dunia (WMO) memaparkan bahwa pemenuhan
kebutuhan air bersih di seluruh dunia akan semakin memburuk. Menurut
Ban Ki-Moon selaku Sekjen PBB, pada tahun 2030 hampir separuh dari
populasi kita akan menghadapi krisis air dimana tingkat permintaan
melonjak 40% lebih tinggi dari persediaan yang ada.
Sebagian besar permukaan bumi merupakan wilayah perairan laut.
Penggunaan air laut dan pasir laut sebagai material penyusun beton
memberikan pengaruh terhadap kekuatan dan terjadinya proses karbonasi
pada beton.
Penggunaan air laut dan pasir laut saat ini menjadi salah satu
pembahasan yang ramai sebagai solusi alternatif dalam bidang konstruksi
beton. Dalam dunia teknik sipil, hal ini menjadi tantangan tersendiri untuk
melakukan inovasi dalam teknologi pembuatan beton. Beberapa penelitian
telah dilakukan dalam penggunaan air laut sebagai material pencampuran
beton, baik untuk beton struktural maupun beton non struktural.
Dalam beberapa penelitian terdahulu, diperoleh data bahwa beton
dengan menggunakan air laut sebagai bahan pencampuran memiliki
kekuatan awal yang sedikit lebih tinggi (Anisa Junaid, dkk., 2009 dan
Ristinah Syamsuddin., dkk., 2011). Meskipun demikian, masih perlu
dilakukan beberapa penelitian lanjutan untuk mengklarifikasikan dengan
jelas.
3
penggunaan air laut sangat memungkinkan penggunaan pencampuran
mortar beton, namun untuk kondisi tertentu diperlukan perlakuan khusus
utamanya dalam mencegah korosi. Jika penggunaan air laut sebagai
bahan beton diizinkan, maka akan sangat mudah dan ekonomis dalam
pembangunan khususnya konstruksi beton, terutama pada kawasan
pesisir pantai dan lingkungan yang rentan terhadap terjadinya korosi.
Dalam standar beton bertulang memberikan batasan tingkat klorida
(Cl-) yang diizinkan. Penggunaan air laut karena resiko terjadinya korosi
awal yang lebih besar, disebabkan oleh unsur klorida (Cl-) dalam senyawa
air laut. Air laut dihindari untuk digunakan sebagai pencampuran air untuk
beton bertulang, karena meningkatkan resiko korosi batang baja pada
beton.
untuk perawatan beton telah dilakukan pada beberapa penelitian
sebelumnya. Efek dari pencampuran air laut akan di uji dan dijadikan
acuan dalam pencampuran beton. Selanjutnya dalam pengembangan
penggunaan air laut pada mortar beton kemudian akan di teliti dalam
penggunaannya dalam beton bertulang. Namun karena terjadinya korosi
dapat tercapai dalam waktu yang relatif lama, maka penelitian ini
digunakan tulangan beton yang mendapat perlakuan percepatan korosi.
4
terjadi pada tulangan.
Gambar 1 memperlihatkan terjadinya korosi pada baja tulangan yang
merupakan reaksi kimia antara baja tulangan dengan lingkungannya.
Proses korosi baja tulangan di dalam beton berlangsung secara
karbonasi, degradasi oleh sulfat, klorida dan leaching pada tulangan baja
yang terkorosi merupakan awal kerusakan beton, yang secara
keseluruhan akan memperpendek usia konstruksi.
Proses korosi untuk bahan bersifat baja senantiasa terjadi akibat
adanya pengaruh klorida. Proses ini dapat berlangsung secara cepat atau
5
lama tergantung perlakuan pada baja. Untuk beton bertulang, korosi pada
baja tulangan dapat terjadi karena adanya retak pada beton, celah rongga
beton dan sifat air yang terkandung dalam beton.
Banyak ditemukan kerusakan beton bertulang yang disebabkan oleh
korosi. Penyebab kerusakan tersebut meliputi masuknya garam atau ion
klorida (Cl-) di dalam beton dan proses karbonasi pada beton. Salah satu
kondisi yang rentan sekali terhadap serangan korosi tersebut terjadi pada
struktur beton yang terekspos di daerah pantai. Proses korosi pada
tulangan baja dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Mekanisme terjadinya korosi pada baja tulangan
Beberapa dekade terakhir, penelitian tentang pengaruh korosi
tulangan pada sifat mekanik beton bertulang menjadi fokus dalam dunia
konstruksi. Untuk mempercepat laju korosi pada tulangan, beberapa
penelitian menggunakan metode korosi buatan yang dipercepat di
6
Yingang, Du, dkk (2007) meneliti pengaruh korosi tulangan pada sifat
mekanik beton bertulang. Pengujian dilakukan pada balok beton bertulang
ukuran 150 x 200 x 2100 mm dengan tingkat korosi tulangan 10% pada
daerah tekan dan tarik benda uji. Nilai lekatan besi-tulangan dan daktalitas
mengalami penurunan akibat korosi tulangan serta pola keruntuhan
tergantung dari lokasi dan tingkat korosi tulangan.
Selain itu, J, Rodriguez, dkk (1996) meneliti pengaruh korosi
tulangan terhadap kapasitas lentur beton bertulang. Dari hasil penelitian
kapasitas lentur balok mengalami penurunan sebesar 23% dengan tingkat
korosi 14%.
C. A. Juarez, dkk (2011) meneliti pengaruh korosi tulangan geser
pada kapasitas geser balok beton bertulang dengan parameter penelitian
meliputi jarak sengkang dan tingkat korosi. Hasil penelitian menunjukkan
nilai kapasitas geser balok beton bertulang mengalami penurunan sebesar
30% dengan tingkat korosi 10%-14%. Selain itu, nilai daktalitas mengalami
penurunan akibat korosi pada tulangan geser yang ditunjukkan terjadinya
pola keruntuhan langsung pada benda uji.
Peneltian oleh Shanhua, Xu dkk (2017), menunjukkan bahwa nilai
kuat geser dipengaruhi oleh span-depth ratio dan tingkat korosi tulangan
geser. Korosi tulangan geser mengurangi kapasitas ikatan antara agregat
beton, daktalitas dan kapasitas lentur benda uji.
7
mencoba mensimulasikan di laboratorium tentang perilaku lentur balok
beton bertulang dengan besi yang terkorosi dalam hal ini diberikan
perlakuan percepatan korosi besi beton. Pengujian ini dimaksudkan untuk
mengetahui perilaku lentur balok beton dalam waktu yang singkat akibat
adanya korosi yang dipercepat.
pemakaian bahan yang baik, mempertebal selimut beton, dan
penambahan dimensi struktur serta pemampatan beton, atau
penggunaan tulangan non korosif seperti stainless steel, galvanis, FRP
rebars dan tulangan coating.
dirumuskan suatu permasalahan, yaitu :
1. Bagaimana perilaku lentur yang timbul pada balok beton bertulang
dalam kondisi normal dan beton air laut yang diberikan perlakuan
percepatan korosi.
lentur beton bertulang.
korosi terhadap kapasitas lentur balok beton bertulang.
8
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini tentang penggunaan air
laut untuk bahan campuran beton dengan percepatan korosi pada
tulangan baja adalah :
1. Menganalisis perilaku lentur yang timbul pada balok beton bertulang
dalam kondisi normal dan beton yang mengalami percepatan korosi.
2. Mengetahui efektifitas penggunaan beton air laut terhadap kapasitas
lentur beton bertulang.
D. Batasan Masalah
dibatasi terhadap hal-hal yaitu :
1. Pengujian ini menggunakan 4 tipe balok beton dimana type 1 beton
normal akan digunakan sebagai acuan terhadap beton yang mengalami
akselesari korosi. Sementara 3 tipe beton lainnya diberikan perlakuan
percepatan korosi.
2. Beton yang diberikan perlakuan percepatan korosi terbagi dalam 3 tipe
yaitu : 1) beton normal akselerasi (Nacc); 2) beton air laur akselerasi
(SWacc); 3) beton air laut coating akselesasi (SWacc C).
9
3. Dari ke empat tipe benda uji, hal yang akan di teliti adalah perilaku
lentur, dengan pengujian tekan beton, half-cell potential dan pengujian
lentur.
diharapkan dari penelitian ini :
menggunakan air laut.
2. Pemanfaatan beton bertulang yang menggunakan air laut pada lokasi
yang susah mendapatkan air tawar.
3. Menjadi referensi bagi bangunan struktur yang berdekatan dengan
daerah pantai yang bersentuhan langsung dengan air laut dan referensi
bagi peneliti selanjutnya.
Dalam penelitian ini lingkup penelitian yang dilakukan berdasarkan
karakteristik bahan yang digunakan sebagai benda uji adalah :
a. Benda uji yang dipakai berupa beton yang berbentuk balok dengan
dimensi penampang lebar 15 cm x tinggi 20 cm dan panjang 160 cm.
b. Beton normal yang dipakai adalah dengan mutu K-300.
10
c. Beton yang digunakan pada balok menggunakan air laut dengan
mutu K-300.
1. Tulangan pada daerah tekan : 2 8
2. Tulangan pada daerah tarik : 2D16
3. Tulangan sengkang : 1110-150
Perletakan balok adalah perletakan sederhana (sendi dan rol)
e. Dimensi cetakan silinder yang digunakan dengan diameter 10 cm dan
tinggi 20 cm.
f. Tulangan tarik yang dipakai terdiri dari dua type yaitu : Tulangan
biasa dan tulangan coating. Bahan coating yang digunakan adalah
cat tipe Zincromate Nippon.
G. Sistematika Penulisan
akan dilakukan dapat diurutkan yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, ruang lingkup penelitian dan sistematika
penulisan.
11
dengan balok beton yang menggunakan air laut dengan
menggunakan tulangan normal maupun menggunakan
tulangan coating, dengan mekanisme percepatan korosi
(acceleration corrosion).
perhitungan dimensi alat, bahan uji, pemasangan alat dan
persiapan penyediaan bahan, sampai pengujian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini terdiri dari analisa hasil pengujian benda uji meliputi :
hasil pengujian kuat tekan, pengujian half cell potential, dan
pengujian lentur pada balok beton normal dan balok beton air
laut.
Merupakan bab yang menyimpulkan hasil dari analisis penelitian
dan memberikan saran-saran dan rekomendasi penelitian.
12
Teknologi Jepang (JST), tulisan terkait beton campuran air laut mulai
dipublikasikan sejak tahun 1974 hingga saat ini.
Taylor, Michael A. dan Kuwairi, Adam (1978) melakukan pengujian
terkait pengaruh garam laut terhadap kuat tekan beton polos pada umur 28
hari. Air laut buatan dihasilkan dengan menambahkan garam ke air suling.
Parameter yang diteliti adalah jenis semen, konsentrasi garam dalam air
suling. Air suling digunakan untuk membuat air laut dan sebagai bahan
referensi dengan hanya menggunakan satu rancang campuran. Kuat tekan
nominal yang direncanakan 13 MPa. Penelitian ini menunjukkan adanya
peningkatan kuat tekan hingga 12% pada beton yang menggunakan semen
tipe II dengan kadar kalsium klorida 0,1%. Demikian pula besaran kenaikan
yang ditunjukkan pada kurva kekuatan terhadap salinitas meningkat pada
level 5% hingga 7%. Satu-satunya pengecualian adalah pada penggunaan
semen tipe V yang menunjukkan penurunan kekuatan hingga 5%. Pengaruh
air garam pada beton disebabkan oleh zat kimia yang terkandung pada
semen.
13
Menurut Neville dan Brooks (1981) kerusakan beton di air laut
disebabkan klorida yang terkandung di air laut, yaitu NaCl dan MgCI2.
Senyawa ini bila bertemu senyawa semen menyebabkan gypsum dan
kalsium sulpho aluminat terjadinya ettringite dalam semen yang mudah larut.
Air laut umumnya mengandung 35.000 ppm (3,5 %) larutan garam, sekitar 78
% adalah sodium klorida dan 15 % adalah magnesium sulfat.
Mohammed, Tarek Uddin, dkk., (2002, 2004) melakukan penelitian
terkait kuat tekan, mineralogi, intrusi klorida dan korosi baja tulangan
tertanam pada beton yang dibuat dengan air laut dan air tawar. Penelitian
dirangkum berdasarkan beberapa penyelidikan terhadap paparan jangka
panjang pada lingkungan pasang surut. Penelitian dilakukan dalam dua seri.
Seri pertama menggunakan semen Portland tipe I, semen terak dan semen
fly ash. Dalam seri kedua, menggunakan semen Portland tipe I, semen
Portland dengan kekuatan awal tinggi, semen Portland dengan panas hidrasi
sedang dan semen blast furnace slag. Benda uji dibuat dalam bentuk silinder
dan prisma. Benda uji silinder terdiri dari beton polos dan beton bertulang
dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Tiga batang baja bulat
diameter 9 mm ditanam pada 20, 40, dan 70 mm dari selimut benda uji. Pada
benda uji prisma (100 x 100 x 600 mm), satu batang baja bulat diameter 9
mm dan panjang 500 mm ditanam ditengah bagian. Sebelum pemaparan,
celah lentur dibuat ditengah spesimen prisma. Penyelidikan pada seri
pertama dilakukan pada umur 28 hari dan 15 tahun. Sedangkan penyelidikan
14
untuk seri kedua dilakukan pada 28 hari, 15 tahun dan 20 tahun dari paparan.
Beton campuran air laut menunjukkan kekuatan awal yang tinggi. Setelah 20
tahun dari paparan, tidak ada perbedaan yang signifikan dalam kekuatan
tekan beton yang diamati untuk campuran beton dengan air laut dan airkeran.
Jumlah awal klorida (akibat penggunaan air laut) dapat menyebabkan inisiasi
korosi pada lokasi dari batang baja yang memiliki rongga/celah pada
interface baja-beton segera setelah pengecoran beton. Penggunaan air laut
menghasilkan pembentukan lubang korosi yang lebih dalam dibandingkan
dengan air keran.
Hartini, dkk., (2014) melakukan pengujian kuat tekan dan modulus
elastisitas pada beton dengan membandingkan antara beton normal dengan
beton yang menggunakan air laut dan pasir laut sebagai bahan pencampur.
Berdasarkan studi yang dilakukan diperoleh data bahwa dengan faktor air
semen yang sama, beton air laut mencapai kuat tekan dan modulus
elastisitas yang lebih tinggi daripada beton air tawar dengan persentase
kenaikan kuat tekan sebesar 1,02 % dan persentase kenaikan modulus
elastisitas sebesar 1,03 %.
Tjaronge, M. W., dkk. (2011) meneliti pengaruh air laut pada kekuatan
beton berongga yang menggunakan semen Portland komposit dan serat
mikro monofilament polypropylene. Uji kuat tekan dan kuat lentur dilakukan
pada 3, 7 dan 28 hari menunjukkan kekuatan meningkat di air laut. Hasil ini
15
air laut.
Otsuki, Nobuaki (2011) mempelajari air laut sebagai air pencampur
menggunakan OPC (Ordinary Portland Cement) dan semen BFS (Blast
Furnace Slag) serta dicampur air tawar. Perbedaan daya tahan beton dengan
air tawar dan dengan air laut tidak banyak, tetapi perbedaan beton OPC dan
BFS sangat besar. Penggunaan air laut menurunkan jumlah pori - pori,
meningkatkan kuat tekan beton BFS dibandingkan menggunakan air tawar.
Penggunaan air laut aman digunakan sebagai air pencampuran dengan
ketentuan menggunakan semen BFS, bukan semen OPC, dan menggunakan
inhibitor korosi atau diperkuat dengan stainless steel atau penguatan tahan
korosi.
Mangat, S. Pritpal dan Elgarf, S. Mahmoud (2006) meneliti model untuk
memprediksi konsentrasi klorida dalam jangka panjang dari data
pemeriksaan rutin konstruksi beton telah dilakukan. Metode lapangan untuk
menentukan tingkat korosi pada beton bertulang telah dikembangkan, yang
membantu dalam prediksi umur layanan beton. Pengamatan selanjutnya
diperlukan dalam prediksi umur layanan akibat korosi pada struktur adalah
pengetahuan tentang kekuatan dari elemen beton bertulang yang
dipengaruhi oleh tingkat korosi.
beton bertulang akibat korosi. Telah dikemukakan bahwa 10 sampai 25
16
kerusakan berdasarkan indikasi visual, seperti noda karat dan modifikasi
warna. Penelitian dilakukan dengan beberapa benda uji dengan tingkat korosi
yang berbeda seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan antara tingkat korosi ( × 100%) dan kekuatan lentur
balok.
Jika dalam struktur beton bertulang periode korosi setelah inisiasi
adalah T tahun, maka kehilangan logam setelah T tahun = RT (cm).Oleh
karena itu, pengurangan persen pada diameter tulangan dalam T tahun
dapatdinyatakan dalam persamaan ( × 100 %). Hal ini menunjukkan
bahwa penurunan kekuatan ikatan antar permukaan pada baja dan
(% Kuat lentur)
terjadinya kerusakan pada beton. Kapasitas lentur balok terkorosi dari
penyelidikan ini bukan pengurangan tulangan cross section.
Gambar 4 menggambarkan efek dari laju korosi pada kapasitas beban
lentur yang memperlihatkan kerusakan pada balok akibat tingkat korosi yang
diberikan. Tingkat korosi atau laju korosi yang diberikanyaitu berbeda-beda :
1, 2, 3, dan 4 mA/cm. Sampai tingkat korosi 3,75 persen ( = 3,75 persen).
Gambar 4. Pengaruh laju korosi pada kekuatan lentur balok
B. Material Penyusun Beton
Material penyusun beton terdiri atas semen portland komposit (PCC),
agregat baik berupa agregat kasar maupun agregat halus dan air pencampur
yang digunakan untuk membuat adonan beton.
% Kuat Lentur
Semen merupakan zat berbentuk bubuk dan akan membentuk pasta
setelah bercampur dengan air. Pasta semen ini yang akan melekatkan dan
mengikat agregat pada campuran beton. SNI-15-7064 pasal 3.1 (2004)
mendefinisikan semen portland komposit sebagai bahan pengikat hidrolis
hasil penggilingan bersama-sama terak semen portland dan gips dengan
satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran antara bubuk
semen portland dengan bubuk bahan anorganik lain. Bahan anorganik
tersebut antara lain terak tanur tinggi (blast furnace slag), pozzolan, senyawa
silikat, batu kapur, dengan kadar total bahan anorganik 6%-35 % dari massa
semen portland komposit.
digunakan untuk konstruksi umum seperti pada pekerjaan beton, pekerjaan
pasangan bata, pekerjaan selokan, jalan, pekerjaan pagar dinding dan
pekerjaan pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak,
beton pratekan ataupun beton prategang, panel-panel beton, bata beton
(paving block) dan sebagainya.
1) Kapur (CaO), dari batu kapur
2) Silika (SiO2), dari lempung
3) Aluminium (AL2O3), dari lempung
Sedangkan bahan utama campuran semen portland adalah :
19
5) Gypsum (CaSO4.2H2O)
diperlukan oleh semen dari keadaan cair menjadi mengeras disebut waktu
pengikatan (setting time). Waktu pengikatan (setting time) sangat dipengaruhi
oleh jenis semen dan senyawa C3S dan C2S yang terkandung dalam jenis
semen yang digunakan.
Syarat kimia untuk semen portland komposit, yaitu berupa SO3
maksimum dengan persyaratan sebesar 4,0 % dengan syarat fisika semen
portland komposit seperti yang diperlihatkan pada Tabel 1. Syarat fisika dari
semen portland komposit terdiri dari beberapa jenis pengujian yaitu
kehalusan dengan alat blaine, kekekalan bentuk dengan autoclave, waktu
pengikatan dengan alat vicat berupa pengikatan awal dan pengikatan akhir,
kuat tekan pada umur 3 hari, umur 7 hari dan umur 28 hari, pengikatan semu
berupa penetrasi akhir yang terjadi dan kandungan udara yang terdapat
dalam mortar.
No. U r a i a n Satuan Persyaratan
1. Kehalusan dengan alat blaine m2/kg min. 280
2.
- pengikatan awal
- pengikatan akhir
b. Agregat
Agregat merupakan komponen beton yang paling berperan dalam
menentukan besarnya kekuatan beton. Menurut SNI 2847-2013 agregat
adalah bahan berbutir, seperti pasir, kerikil, batu pecah dan slag tanur (blast-
furnace slag), yang digunakan dengan media perekat untuk menghasilkan
21
beton atau mortar semen hidrolis. Pada beton biasanya terdapat sekitar 60%
sampai sebesar 80% volume agregat (Nawy, Edward G., 2010). Sifat agregat
bukan hanya mempengaruhi sifat beton, akan tetapi juga mempengaruhi
ketahanan (durability, daya tahan terhadap kemunduran mutu akibat siklus
dari pembekuan-pencairan). Oleh karena itu, agregat lebih murah dari semen
maka secara logis agregat lebih tinggi presentasenya. Dengan demikian
agregat biasa diatur tingkatannya berdasarkan ukuran yang dimiliki oleh
agregat dan suatu campuran yang layak terhadap presentase agregat kasar
dan agregat halus serta persentase semen yang tergabung dalam mix design
atau rancangan campuran beton (Wang, Chu-Kia, 1993).
Berdasarkan SNI 03-2847-2013, agregat merupakan material granular,
misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku pijar yang dipakai
bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton atau
adukan semen hidrolik. Agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas dan
kekuatan beton. Pada beton konvensional, agregat menempati 70% sampai
75% dari total volume beton.
1. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah kerikil sebagai hasil dari disintegrasi alami dari
batuan-batuan alam atau berupa batu pecah yang dihasilkan atau diperoleh
dari industri pemecah batu (stone crusher) dan mempunyai ukuran butir yaitu
berada di antara 5 mm sampai dengan sebesar 40 mm (SNI 03-2847-2013).
22
tidak melebihi :
b. 1/3 ketebalan slab, ataupun
c. 3/4 jarak bersih minimum antara tulangan atau kawat, bundel tulangan,
atau tendon prategang, atau selongsong.
Syarat-syarat gradasi agregat kasar yang diperoleh dari buku concrete
technology, A. M. Neville dan J. J. Brooks, 1981 dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Syarat - syarat gradasi agregat kasar (Concrete Technology, A. M.
Nevile & J.J Brooks, 1981)
50
38
19
9,5
4,75
100
Agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil dari disintegrasi alami
batuan atau pasir yang dapat dihasilkan oleh industri pemecah batu dan
mempunyai ukuran butir 5 mm (SNI 03-2847-2013).
23
adalah :
a. Agregat halus terdiri dari butir-butir tajam dan keras.
b. Butir-butir halus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh
pengaruh cuaca. Sifat kekal agregat halus dapat di uji dengan larutan
jenuh garam. Jika dipakai natrium sulfat maksimum bagian yang hancur
adalah 10% berat.
c. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% (terhadap
berat kering), jika kadar lumpur melampaui 5% maka pasir harus dicuci.
Gradasi agregat halus adalah distribusi ukuran butiran dari agregat
halus yang digunakan dalam salah satu bahan utama pencampuran beton.
Bila butir-butir agregat mempunyai ukuran yang sama atau biasa dikenal
dengan ukuran seragam maka volume pori akan semakin besar. Sebaliknya
bila ukuran butir-butirnya bervariasi atau gradasinya tidak seragam akan
terjadi volume pori yang lebih kecil. Hal ini disebabkan karena butiran yang
kecil akan mengisi pori yang terletak diantara butiran yang besar pada
campuran beton, sehingga pori-porinya akan semakin sedikit, dengan kata
lain kemampatan beton semakin tinggi. Pada agregat untuk pembuatan beton
sedapat mungkin diinginkan suatu butiran yang memiliki kemampatan yang
tinggi, karena volume porinya sedikit maka bahan pengikat yang dibutuhkan
juga sedikit dalam campuran beton. Oleh karena, bahan pengikat yang
24
dibutuhkan sedikit maka biaya juga yang dibutuhkan semakin kecil. Syarat-
syarat gradasi agregat halus dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Syarat-syarat gradasi agregat halus (Concrete Technology, A. M.
Nevile & J.J. Brooks, 1981)
9,5
4,75
2,36
1,18
0,60
0,30
0,15
100
Pasir laut sebagai salah satu alternatif material agregat halus memiliki
ketersediaan dalam jumlah yang besar, walaupun kualitas dari
penggunaannya masih perlu dikaji lebih lanjut. Pada umumnya, pasir laut
merupakan gradasi yang halus, bulat dan seragam yang dapat mengurangi
daya lekat antarbutiran sehingga dapat mempengaruhi kekuatan dan
durabilitas beton. Selain itu, pasir laut juga banyak mengandung garam-
garam klorida (Cl-) dan sulfat (SO4 -2) yang dapat memicu terjadinya karat
pada baja tulangan dalam beton. Garam sulfat, seperti magnesium sulfat
(MgSO4) secara agresif dapat bereaksi dengan semen yang akan
25
dan pada akhirnya akan merusak beton.
Penggunaan pasir laut pada dasarnya masih memiliki banyak
kekurangan, dimana beton yang dihasilkan meskipun memiliki kekuatan awal
yang besar dari beton normal, setelah umur 28 hari kekuatannya akan lebih
rendah (Nugraha dan Paul Antoni, 2007).
c. Air
diperlukan dalam proses hidrasi semen. Selain itu, juga digunakan dalam
perawatan beton. Umumnya air yang digunakan adalah air yang dapat
diminum dan tidak mengandung bahan-bahan lain yang dapat
merusakkualitas beton.
Air laut sendiri tidak disarankan dalam penggunaannya pada beton
karena mengandung garam yang tinggi yang dapat menggerogoti kekuatan
dan keawetan beton. Hal ini disebabkan klorida (Cl-) yang terdapat pada air
laut merupakan garam yang bersifat agresif terhadap bahan lain termasuk
beton. Menurut A.M. Neville dan J. J. Brooks (1981) kerusakan beton di air
laut disebabkan klorida yang terkandung di air laut, yaitu NaCl dan MgCI.
Garam-garam sodium yang terkandung dalam air laut dapat
menghasilkan substansi yang bila berkombinasi dengan agregat alkali yang
reaktif, sama seperti dengan kombinasi dengan semen alkali. Karena itu air
26
laut tidak boleh dipakai untuk beton yang diketahui mempunyai potensi
agregat alkali reaktif, bahkan bila kadar alkalinya rendah. (Syamsuddin,
Ristinah, dkk., 2011).
Namun bila air bersih tidak tersedia, air laut dapat digunakan meskipun
sangat tidak dianjurkan. Meskipun kekuatan awal dengan penggunaan air
laut ini lebih tinggi daripada beton biasa, setelah 28 hari, kekuatannya akan
lebih rendah. Pengurangan kekuatan ini dapat dihindari dengan mengurangi
faktor air semen (Nugraha dan Paul Antoni, 2007).
Sebagian besar permukaan bumi merupakan wilayah laut yaitu
mencapai 70,8% (Rompas, R.M. dkk., 2009 dalam Erniati, dkk., 2013). Air
laut merupakan campuran dari 96,50 % air murni dan 3,50 % material lainnya
seperti garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-
partikel tak terlarut.
Air yang ada dalam perairan tidak berbentuk murni namun terasosiasi
dan terionisasi dengan beberapa garam, para ahli sepakat bahwa ukuran
garam-garam yang terlarut dalam air laut menggunakan satuan salinitas
(salinity). Salinitas air laut umumnya berkisar antara 23 % hingga 37 %
tergantung pada kondisi masing-masing wilayah, yakni yang banyak curah
hujan, muara sungai, limpasan es dan salju dan daerah setengah tertutup.Air
laut memiliki kadar garam rata-rata sekitar 35.000 ppm atau 35 g/liter.
Kandungan kimia utama dari air laut adalah klorida (Cl-), natrium (Na).
magnesium (Mg), Sulfat (SO4 -2). Kebanyakan air laut mempunyai komposisi
27
yang serupa, berisi sekitar 3.5% garam larut dengan pH air laut sangat
bervariasi yaitu berkisar antara 7,5 hingga 8,4 dengan rata-rata yaitu sekitar
8,2.
C. Karakteristik Beton
1. Kuat tekan
Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan maksimum f’c dengan satuan
N/mm atau MPa. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara nilai 10 - 65
MPa. Untuk struktur beton bertulang umumnya menggunakan beton dengan
kuat tekan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang digunakan
beton dengan kuat tekan lebih tinggi, berkisar antara 30 - 45 MPa. Mutu beton
dibedakan atas 3 macam menurut kuat tekannya, yaitu :
a. Mutu beton dengan f’c kurang dari 10 MPa, digunakan untuk beton non
struktur (misalnya kolom praktis, balok praktis).
b. Mutu beton dengan f’c antara 10 MPa sampai 20 MPa, digunakan untuk
beton struktur (misalnya balok, kolom, pelat, maupun pondasi).
c. Mutu beton dengan f’c sebesar 20 MPa ke atas, digunakan untuk struktur
beton yang direncanakan tahan gempa.
Nilai kuat tekan beton diperoleh melalui tata cara pengujian standar,
menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat
dengan kecepatan peningkatan beban tertentu dengan benda uji silinder
28
(diameter 150 mm, tinggi 300 mm) sampai hancur. Kuat tekan masing-masing
benda uji ditentukan oleh tegangan tekan tertinggi f’c yang dicapai benda uji
umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian dicatat
bahwa tegangan f’c bukanlah tegangan yang timbul saat benda uji hancur,
melainkan tegangan maksimum saat regangan beton εc mencapai nilai ±
0,002. Gambar 5 memperlihatkan hubungan tegangan dan regangan benda
uji beton.
2. Kuat Tarik Beton
Kuat tarik beton dilakukan dengan pengujian split cylinder yang hasilnya
mendekati kuat tarik yang sebenarnya, dimana diperoleh nilai kuat tarik dari
beberapa kali pengujian adalah 0,50-0,60 kali √f’c, sehingga untuk beton
normal digunakan 0,57√f’c. Pengujian kuat tarik beton ini juga menggunakan
29
benda uji yang sama dengan uji kuat tekan, yaitu silinder beton berdiameter
150 mm dan panjang 300 mm, yang diletakkan pada arah memanjang diatas
alat penguji.
Kemudian silinder akan diberikan beban merata searah tegak dari atas
pada seluruh panjang silinder. Ketika kuat tariknya terlampaui, maka benda uji
akan terbelah menjadi dua bagian, dimana tegangan tarik yang timbul pada
saat benda uji tersebut terbelah disebut split cylinder strength, diperhitungkan
pada persamaan 1 yaitu :
P = Beban pada waktu belah (N)
L = Panjang benda uji silinder (m)
D = Diameter benda uji silnder (m)
3. Perilaku Tegangan-Regangan Beton
beton dengan luas penampang beton. Keadaan ini dapat dinyatakan seperti
pada persamaan 2 :
Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang yang
terjadi (ΔL) terhadap panjang mula-mula (L) benda uji dimana regangan
dinotasikan dengan ε dan tidak mempunyai satuan. Regangan yang terjadi
pada beton dinyatakan dalam persamaan 3 :
ε = ΔL/L……………………………………………...…………………………….(3)
Jika hubungan tegangan dan regangan yang terbentuk dibuat dalam
bentuk grafik dimana setiap nilai tegangan dan regangan yang terjadi pada
benda uji dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik yang
terbentuk tersebut terletak dalam suatu garis lurus sehingga terdapat
kesebandingan antara hubungan tegangan dan regangan yang terjadi pada
hasil pengujian benda uji. Gambar 6 memperlihatkan hubungan tegangan dan
regangan linear.
Hubungan tegangan–regangan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6
adalah hubungan yang linear, dimana regangan berbanding lurus dengan
tegangannya. Hukum Hooke berlaku dalam keadaan ini. Akan tetapi dalam
kondisi yang sebenarnya, tegangan tidak selalu berbanding lurus dengan
regangan, hubungan tersebut apabila dipetakan dalam bentuk titik-titik, maka
akan berbentuk seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Hubungan tegangan regangan non linear
32
Zinc chromate adalah salah satu deretan meni besi, zinc chromate
mengandung pigment zinc yang mempunyai sifat kharakteristik anti korosi
yang sangat baik serta dipadukan dengan resin alkali resin sehingga aplikasi
zinc chromate dapat berfungsi sebagai cat anti korosi. Zinc chromate
umumnya bercorak warna hijau kekuningan atau hijau kecoklatan.
Zinc chromate diaplikasikan secara umum untuk pengecatan steel
structure, steel construction, tangki penyimpanan, kontainer, jalur perpipaan
dan material besi lainnya. Zinc chromate dikategorikan sebagai sistem
konvensional dalam dunia coating. karena resin yang dipergunakan adalah
teknologi terakhir yaitu alkali resin. Tipe resin yang umum dipakai pada zinc
chromate yaitu short alkali resin, medium alkali resin, long oil alkali resin.
Pada penelitian ini menggunakan type medium alkali resin. Tata cara
Coating secara konvensional pada tulangan baja dimaksudkan untuk
memberikan petunjuk kepada para pihak-pihak yang berkepentingan dalam
mengerjakan pengecatan logam. Cara Coating besi dan baja dilakukan
sebagai yaitu :
1) Membersihkan semua debu, kotoran, minyak, gemuk dan sebagainya
dengan cara mencuci dengan “white spray” atau solvent lain yang cocok,
kemudian dilap dengan kain bersih.
33
2) Menghilangkan semua karat dan kerok dengan cara mengeruk atau
menggosok dengan sikat kawat bila perlu dengan sand blasting.
3) Memberi cat dasar Coating dan harus dijaga jangan sampai terkotori lapis
debu, kotoran, minyak, lemak, dan sebagainya sebelum diberi cat antara
dan cat tutup.
4) Bagian-bagian logam harus disikat dengan sikat kawat atau dikerok untuk
menghilangkan karat. Kemudian baru di Coating. Jumlah lapisan Coating
tergantung jenis struktur.
Dalam proses hidrasi semen yang bercampur dengan air laut akan
mempengaruhi ikatan kimia yang terjadi antara semen dan air laut dengan
membentuk fase baru dalam mikrostruktur beton sehingga mempengaruhi
sifat mekanis beton terutama pada durabilitas beton. Adanya klorida yang
terkandung pada campuran beton merupakan penyebab utama dari
kerusakan struktur beton yang berpotensi dalam pembentukan mekanisme
karat atau korosi yang terjadi pada baja tulangan yang ada dalam struktur
beton. Apabila ion klorida yang terkandung dalam air bereaksi dengan
semen, maka sebagian produk hidrasi semen akan mengikat ion klorida
dalam beton baik melalui pengikatan secara kimiawi maupun pengikatan
melalui adsorbsi secara fisik. Ion klorida yang tidak terikat oleh produk hidrasi
34
akan menyebar melalui pori-pori yang ada dalam beton dan dapat
terpenetrasi kedalam lapisan galvanis baja (Marinescu, M.V.A dan Brouwers,
H.J.H., 2010). Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mengetahui
pengaruh klorida dalam campuran beton, diantaranya Tjaronge, M.W., dkk.,
(2014), Mohammed, Tarek Uddin, dkk., (2004(a),(b)), Otsuki, Nobuaki, (2011)
dimana klorida sangat berpengaruh besar dalam campuran beton. Tidak
menutup kemungkinan bahwa air laut akan digunakan sebagai bahan
pencampur beton dimana beberapa penelitian diantaranya telah
menyebutkan bahwa pada tahun 2025 umat manusia akan kekurangan air
bersih (Otsuki, Nobuaki, 2011). Oleh sebab itu, diperlukan adanya
penanganan secara komprehensif untuk mencegah terjadinya kerusakan
pada beton dan terjadinya korosi yang terjadi pada tulangan baja yang dapat
merusak beton.
Ann, Ki Yong dan Song, Ha-Won (2007), juga telah meneliti tentang
ambang batas klorida yang dapat terkandung dalam beton, dimana jumlah
klorida yang terikat dalam beton sudah mencapai titik maksimum dalam arti
bahwa sudah tidak ada lagi unsur atau senyawa dari semen yang dapat
mengikat klorida. Ketika konsentrasi klorida berada pada ambang batas
tertentu dan interface kekuatan beton tercapai pada umur puncak dan korosi
dari besi beton baja mulai bereaksi. British Standard dalam Corrosion
Science memberikan batas klorida untuk beton bertulang yaitu sebesar 0,4%
dari berat semen yang digunakan dalam rancang campuran beton atau mix
35
kondisi. Kondisi-kondisi yang dimaksud adalah pore solution, specimen
dengan internal klorida (Cl-), specimen dengan external klorida (Cl-), dan
beton struktural dalam penerapan beton di lapangan sehingga beton
struktural yang direncanakan mampu mencapai target yang ada dan
memenuhi spesifikasi standar nasional Indonesia. Metode deteksi yang
digunakan untuk mengetahui kadar klorida yang terkandung dalam beton
bermacam-macam yaitu diantaranya half-cell potential, polarisation, AC,
macrocell, current, impedance, mass-loss, polarisation not mentioned, dan
lain-lain.
mengetahui kadar klorida yang boleh terkandung di dalam beton sehingga
pada umumnya korosi yang dapat terjadi pada beton akibat klorida dapat
ditangani dan di perbaiki sedini mungkin sehingga tidak dapat merusak beton
yang ada.Penelitian yang telah dilakukan oleh Marinescu dkk., 2010,
menunjukkan salah satu parameter paling penting yang dapat mempengaruhi
kapasitas pengikatan klorida adalah komposisi dari semen tersebut yang ada
dipakai dalam pembuatan beton. Kandungan C3A dalam semen sangat
menentukan jumlah fase AFm, sementara kandungan dari C3S dan C2S
dapat dihubungkan dengan jumlah CSH yang diperoleh pada hidrasi yang
ditimbulkan oleh semen.
36
(C3A.3CaSO4.10H2O). Dari hidrat, Aft dan Ca(OH)2 memiliki kapasitas kecil
untuk mengikat klorida, C-S-H memiliki permukaan yang sangat besar dan
mampu mengikat berbagai macam ion-ion yang ada dan termasuk ion klorida
tersebut. Selanjutnya, kapasitas pengikatan klorida C-S-H yang dapat terjadi
tergantung pada komposisi kimia yang ada dan luas permukaan serta jenis
larutan klorida dan kondisi eksperimental yang dilakukan (Mien, T. Van dkk.,
2008). Berdasarkan kedua fase hidrasi yang dapat mengikat klorida tersebut
sehingga yang lebih banyak yaitu CSH dan AFm, memiliki dua mekanisme
pengikatan klorida utama yang terjadi yaitu pengikatan melalui adsorpsi
secara fisik dan pengikatan melalui reaksi kimia yang terjadi. Fase CSH
dapat diketahui mampu mengikat klorida melalui penyerapan, sedangkan
AFm mengikat klorida melalui reaksi kimia yang terjadi dan dapat membentuk
garam friedel. Proses pengikatan klorida pada beton dapat dijelaskan dengan
reaksi kimiayang terjadi. Senyawa NaCl dan senyawa MgCl setelah bereaksi
dengan kapur padam (Ca(OH)2) dengan hasil hidrasi semen dari kalsium
klorida (CaCl), akan menjadi larut dimana akan menyebabkan kerugian dan
pelemahan pada beton sehingga aturan standar nasional Indonesia melalui
SNi 03-2847-2013 Perencanaan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung
memberikan gambaran tentang batas maksimum kandungan klorida yang
dapat terkandung pada beton.
37
Tabel 4. Ambang batas klorida dengan berbagai kondisi (Ann, Ki Yong dan Song, Ha-Won (2007))
kondisi Ambang batas Metode
0,14-0,22
8-63
Polarisation Macrocell
current AC
mentioned
Structure 0,2-1,5 Mass loss Catatan : SRPC :Sulphate resistant portland cement, PFA : pulverized fly ash, GGBS : ground granulated blast furnace slag, OPC : ordinary Portland cement
38
menunjukkan peranan hidrasi semen dalam pengikatan klorida.
Ca(OH)2 + 2NaCl CaCl2 + 2NaOH (4)
CaCl2 + (3CaO).Al2O3 + 10H2O (3CaO)Al2O3.CaCl2.10H2O (5)
Ca(OH)2 + MgCl2 CaCl2 + Mg(OH)2 (6)
F. Kekuatan Lentur Pada Balok Beton Bertulang
Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah
tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan atau
tanpa prategang, dan dapat direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua
bahan tersebut bekerja sama dalam memikul gaya-gaya (SNI03-2847–2002,
Pasal 3.13). Baja tulangan memiliki sifat kuat terhadap gaya tarik, sedangkan
beton memiliki sifat kuat terhadap gaya tekan, namun lemah terhadap tarik.
Berdasarkan kelebihan dan kekurangan kedua material tersebut, maka
lahirlah beton bertulang menjadi satu kesatuan yang komposit dalam
menerima beban tekan maupun beban tarik.
Beton bertulang mempunyai sifat yang sangat sesuai dengan sifat bahan
penyusunnya, yaitu sangat kuat terhadap beban tarik maupun beban tekan
yang diberikan. Beban tarik pada beton bertulang dapat ditahan oleh baja
tulangan, sedangkan beban tekan cukup ditahan oleh beton itu sendiri. Beton
39
juga dapat melindungi baja dari kebakaran dankarat atau korosi yang terjadi
dengan tujuan beton agar tetapawet.
Lenturan murni adalah lenturan yang terjadi pada balok dengan
mengkondisikan gaya lintangnya sama dengan nol, yaitu dengan meletakkan
balok beton pada tumpuan sederhana yang dibebani secara simetris sejauh a
dari tumpuan seperti yang terlihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Pola pembebanan pada pengujian kuat lentur
1. Analisa Balok Beton Bertulang
Ketika suatu gelagar balok diberi beban sehingga menimbulkan momen
lentur, maka akan terjadi deformasi (regangan) lentur dalam balok tersebut.
Pada kejadian momen lentur positif, maka bagian atas akan mengalami
regangan tekan dan bagian bawah mengalami regangan tarik. Regangan-
regangan tersebut akan menimbulkan tegangan-tegangan yang harus dipikul
40
oleh balok, dimana tegangan tekan akan terjadi dibagian atas dan tegangan
tarik di bagian bawah.
Pada saat beban kecil, belum terjadi retak pada beton, dalam kondisi ini
beton dan baja tulangan bersama-sama akan menahan tegangan yang
terjadi. Distribusi tegangan akan tampak linear, bernilai nol pada garis netral
dan sebanding dengan regangan yang terjadi. Gambar 9 memperlihatkan
perilaku lentur pada beton.
Ketika beban diperbesar lagi, nilai regangan dan tegangan tekan akan
semakin meningkat, dan cenderung untuk tidak sebanding lagi, dimana
tegangan beton akan membentuk kurva non linear. Bentuk tegangan beton
tekan pada penampangnya akan berupa garis lengkung dimulai dari garis
netral sampai ke serat atas balok, seperti yang terlihat pada Gambar 10.
41
Nd adalah resultan gaya tekan dalam sedangkan Nt adalah resultan
gaya tarik dalam. Kedua gaya ini memiliki garis kerja sejajar, sama besar,
tetapi berlawanan arah dan dipisahkan dengan jarak z sehingga membentuk
kopel momen tahanan dalam, dimana nilai maksimumnya disebut kuat lentur
atau momen tahanan penampang komponen struktur terlentur.
a. Analisa Balok Lentur Tulangan Tarik
Untuk merencanakan balok pada kondisi pembebanan tertentu maka
harus diketahui komposisi dimensi balok beton seperti lebar balok (b), tinggi
balok (h), dan jumlah serta luas tulangan baja (As), f’c dan fy sehingga dapat
menimbulkan momen tahanan dalam sama dengan momen lentur maksimum
yang ditimbulkan oleh beban.
karena hubungan dengan bentuk diagram tegangan tekan diatas garis netral
42
dapat berbentuk garis lengkung. Untuk mempermudah perhitungan, maka
Whitney telah mengusulkan bentuk persegi panjang sebagai distribusi
tegangan beton tekan ekivalen dan juga telah diatur dalam Standar Nasional
Indonesia (SNI). Standar SKSNI 03-2847-2002 pada pasal 12.2.7.1 juga
menetapkan bentuk tersebut sebagai ketentuan. Selain itu, menurut SK SNI
T-15-1991-03 kuat lentur nominal untuk balok penampang persegi dapat
diturunkan dengan menggunakan tegangan persegi ekivalen. Gambar 11
memperlihatkan balok tegangan ekivalen Whitney.
Gambar 11. Balok tegangan ekivalen Whitney
Persamaan 7 sampai persamaan 15 memperlihatkan persamaan yang
digunakan untuk membuat balok tegangan ekivalen Whitney.
……………………………………………………………….(7)
……………………………………………………………………….. (8)
43
…….………………………………………………………… (9)
………..………………………………………………. (10)
…………………………………………………………………….(11)
…………………………………………………………………..…(12)
………………………………………………………………..(13)
……….…………………………………………………………..(14)
………………………………………………………………………...(15)
Keterangan :
Nt = Resultan seluruh gaya tarik di bawah garis netral
Mr = Momen tahanan
c = Jarakserat tekan terluar ke garis netral
fy = Tegangan luluh tulangan baja
f’c = Kuat tekan beton
Asb = Luas tulangan balok
β = Konstanta yang merupakan fungsi dari kelas kuat beton
b. Retak Pada Balok Bertulang Ada 3 jenis retak yang terjadi pada balok beton bertulang, yaitu:
1. Retak lentur
Retak lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok
dan mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya serta terjadi pada
daerah momen lentur yang besar. Jika balok memiliki web yang sangat tinggi,
jarak retak akan sangat dekat, dengan sebagian retak terjadi bersamaan
sampai di atas tulangan, dan sebagian lagi tidak sampai ke tulangan. Retak
ini akan lebih lebar di pertengahan balok daripada di bagian dasarnya. Pada
penelitian ini, jenis retak inilah yang akan diidentifikasi.
2. Retak miring
Retak miring dapat disebabkan karena gaya geser yang dapat terjadi
pada bagian web balok beton bertulang baik sebagai retak bebas atau
perpanjangan dari retak lentur. Retak geser web kadang-kadang dapat terjadi
pada web-web penampang prategang, terutama dapat terjadi pada
penampang dengan flens yang besar dan web yang tipis. Jenis retak geser
45
miring yang paling umum ditemukan adalah retak geser lentur yang terjadi
pada balok prategang dan non prategang.
3. Retak puntir
Retak puntir cukup mirip dengan retak geser, namun retak ini melingkar
di sekeliling balok. Jika sebuah batang beton tanpa tulangan menerima torsi
secara murni maka batang tersebut akan retak dan runtuh di sepanjang garis
spiral dengan sudut sebesar 45º karena adanya gaya tarik diagonal yang
disebabkan oleh tegangan puntir. Gambar 12 memperlihatkan retak pada
balok beton bertulang.
Beton bertulang akan mengalami retak yang disebabkan oleh kekuatan
tarik beton yang cukup rendah. Retak tidak dapat dicegah dan dihindari
namun dapat dibatasi ukurannya dengan menyebar atau mendistribusikan
tulangan pada beton. Nilai lebar retak maksimum yang dapat diterima sangat
bervariasi yaitu dari sekitar 0,004 sampai 0,016 dan nilai ini sangat tergantung
46
pada balok beton bertulang.
sejumlah perkiraan lebar retak maksimum yang dapat diizinkan untuk batang
beton bertulang dalam berbagai situasi dan kondisi yang terjadi seperti pada
beton bertulang yang bersentuhan dengan udara kering, udara lembab,
tanah, larutan bahan kimia, air laut dan percikan air laut dan digunakan dapa
struktur penahan air. Nilai-nilai lebar retak ini dapat dilihat dalam Tabel 5
(Jack C. Mc Cormac, 2004). Tabel 5 memperlihatkan lebar retak maksimum
yang dapat diizinkan berdasarkan lebar retak yang ditentukan oleh Komite
ACI 224 dalam berbagai situasi dan kondisi yang ada diantaranya udara
kering, udara lembab, air laut maupun percikan air laut dan lain-lain.
Tabel 5. Lebar retak maksimum yang diizinkan
Batang yang bersentuhan dengan Lebar retak yang diizinkan (inch)
Udara kering 0,016
Digunakan pada struktur penahan air 0,004
47
Baja merupakan bahan dengan kuat tarik yang tinggi dan koefisien
pemuaian yang hampir sama dengan beton. Sedangkan beton mempunyai
kelemahan pada nilai kuat tariknya. Hal ini menjadi pertimbangan
penggunaan baja sebagai tulangan pada beton yang menerima gaya tarik.
Secara umum, tulangan baja di dalam beton tidak akan terkorosi karena
pada lapisan baja terdapat lapisan pasif baja yang tipis yang berfungsi
sebagai pelindung. Lapisan pasif baja akan bereaksi dengan larutan asam
atau akan larut dalam kondisi asam. Karena sifat beton alkali, yaitu basa
dengan pH sekitar 12-13, baja tulangan didalam beton aman terhadap korosi.
Jika dilihat secara makro, beton merupakan material yang kuat, tetapi jika
dilihat secara mikro maka beton adalah material yang berpori dengan
diameter kecil. Pori–pori tersebut masih memungkinkan senyawa – senyawa
disekitar beton untuk berinfiltrasi kedalam beton dengan cara berdifusi.
Proses ini dapat terjadi karena perbedaan konsentrasi di dalam dan di luar
beton.
tetapi menimbulkan karat pada tulangan besi, tidak baik untuk beton
bertulang. Zat-zat garam tidak di pikirkan pada saat pencampuran yang
menyebabkan umur layanan beton bertulang menjadi pendek. Diperkirakan
48
pada masa berfungsi beton bertulang 10 – 60 tahun dengan kondisi baja
tulangan mengalami korosi.
Baja tulangan pada beton akan terkorosi bila lapisan pasif ini rusak yaitu
pH lingkungan pada bidang kontak baja dan beton turun hingga lebih kecil
dari 9,5. Kondisi ini yang biasanya disebabkan oleh proses karbonasi,
degradasi oleh klorida, serangan sulfat, serangan asam dari bakteri atau
degradasi oleh garam magnesium.
Pada korosi baja tulangan, kerusakan terjadi pada tulangan di dalam
beton. Hal ini disebabkan karena tulangan di dalam beton bereaksi dengan
air dan membentuk karat. Karat yang terbentuk pada tulangan ini
mengakibatkan penambahan volume besi tulangan tersebut yang kemudian
mendesak sehingga beton tersebut menjadi retak.
Lapisan pelindung yang pasif pada permukaan tulangan baja yang
terbentuk dengan sendirinya setelah dimulainya proses hidrasi semen terdiri
atas Fe2O3. Selama lapisan oksida tersebut ada, tulangan baja akan tetap
utuh. Namun ion klorida dapat merusak lapisan tersebut, ditambah dengan
adanya air dan oksigen yang menyebabkan korosi (karat) terjadi.
Gambar 13 memperlihatkan deskripsi singkat dari fenomena korosi.
Ketika terjadi perbedaan potensial listrik sepanjang tulangan baja di dalam
beton, sebuah lapisan elektrokimia akan terbentuk yaitu ada yang berbentuk
anoda dan katoda, dihubungkan dengan elektrolit yang terbentuk dari air
dalam campuran pasta semen. Ion positif Fe+ pada anoda masuk ke dalam
49
larutan sedangkan elektron bebas bermuatan negatif e- melewati baja ke
katodadimana mereka diserap oleh konstituendari elektrolit dan
dikombinasikan dengan air dan oksigen membentuk ion hidroksil (OH)-.
Perjalanan menuju elektrolit ditambah dengan ion besi membentuk
ferrichydroxide yang diubah oleh proses oksidasi lanjutan menjadi karat.
Persamaan reaksinya adalah :
4Fe(OH)2 + 2H20 + O2 4Fe(OH)3 (ferrichydroxide) (17)
Reaksi katodik:
Gambar 13. Deskripsi singkat dari fenomena korosi
Terlihat bahwa oksigen terserap sedangkan air diperbarui, hal ini
diperlukan agar proses dapat tetap berlanjut. Maka itu, korosi tidak akan
50
terjadi pada beton yang telah mengering, pada tingkat kelembapan sekitar
60%; begitu juga pada beton yang dibenamkan penuh di dalam air, kecuali
jika beton menyerap udara, yang salah satunya dapat disebabkan oleh
gelombang. Kadar kelembapan optimum korosi mencapai 70 hingga 80%.
Kelembapan yang makin tinggi menyebabkan penurunan tingkat penyerapan
oksigen.
Perbedaan energi elektrokimia dapat disebabkan oleh perbedaan
kondisi lingkungan pada beton, contohnya ketika beton terendam di air laut.
Kondisi yang sama dapat timbul ketika ada perbedaan besar pada ketebalan
dari selimut baja yang tersambung secara elektris. Sel elektrokimia juga
terbentuk karena variasi dari konsentrasi garam didalam air atau karena
adanya perbedaan cara penyerapan oksigen.
Agar korosi dapat dimulai, lapisan pasif harus dapat ditembus. Ion
klorida mengaktifkan permukaan baja untuk membentuk anode, permukaan
lapisan pasif menjadi katoda. Reaksinya adalah :
Fe+ + 2Cl- → FeCl2 (19)
Oleh karena itu, klorida dapat terbentuk sehingga proses karat terjadi,
meskipun terbentuk klorida besi pada tahap peralihan. Sel elektrokimia yang
membutuhkan anoda dan katoda yang saling terhubung oleh pori air, juga
51
oleh baja tulangan itu sendiri, dan sistem pori pada pasta semen yang telah
mengeras menjadi faktor utama penyebab korosi.
Konsekuensi dari korosi tulangan yaitu korosi dapat menyebabkan
volume tulangan menjadi beberapa kali lebih besar dibanding dengan volume
tulangan asli sehingga dapat menyebabkan retak, spalling atau delaminasi
pada beton. Gambar 14 memperlihatkan mekanisme konsekuensi yang
diakibatkan oleh korosi pada baja tulangan.
Gambar 14. Konsekuensi akibat korosi pada baja tulangan
H. Percepatan Korosi Tulangan
mensimulasikan bagaimana korosi dapat merusak ke dalam beton. Proses
korosi dimulai dengan memberikanarus listrik sebesar 1 mA / cm2. Pada
metode ini, sebuah energi potensial positif yang konstan (arus listrik)
diberikan pada tulangan yang tertanam pada beton sebagai elektrode yang
dapat dihitung secara berkala.
Proses korosi tulangan dilakukan di kolam / tangki yang terisi larutan
NaCl sebesar 3,5 % sebagai elektrolit. Rendaman beton dalam tangki telah
disesuaikan sedikit melebihi dari penutup beton di tambah diameter tulangan,
untuk memastikan perendaman yang memadai terhadap tulangan tarik.
Pemilihan intensitas arus listrik dan periode korosi pada balok beton
disesuaikan pada tingkat yang di inginkan. Persentase tingkat korosi dipilih
sebagai bagian pengurangan kekuatan tulangan tarik dalam skala waktu
yang singkat. Hubungan antara besarnya arus korosi dan besarnya
kehilangan berat logam akibat korosi ditentukan dengan menggunakan
hukum faraday sebagai berikut :
A = berat atom besi (56 g)
I = arus korosi (amp)
t = waktu berlalu (detik)
F = Konstanta faraday (96.500 amp detik)
Berdasarkan hukum faraday tersebut yang mengekspresikan
kehilangan berat logam yang telah di berikan arus sebesar persentase
ampere yang di inginkan maka penurunan diameter tulangan akibat korosi
dapat di definisikan sebagai berikut :
53
………………………………………………………… (22)
2R T/D = Penurunan diameter tulangan akibat korosi (T tahun)
R = Laju korosi untuk arus i (R = 1156 i) (cm / tahun)
i = Besarnya arus korosi (amp / cm2)
Model perendaman Impressed Voltage adalah untuk mempercepat
korosi pada tulangan beton yang di rendam dengan air laut. Metode
ImpressedVoltage merupakan salah satu metode percepatan korosi, yang
secara tidak langsung memberikan informasi mengenai karakteristik
penyerapan dari beton. Alat yang digunakan dalam pengujian ini meliputi
sumber daya DC, benda uji, bak perendaman yang mengandung larutan
NaCl sebesar 3,5 %, satu stainless plat, serta data logger. Alat dan bahan
yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Skema kolam perendaman
54
pembangunan infrastrukturakibat material agregat yang didatangkan dari luar
daerah.Penggunaanair laut dan pasir laut sebagai material pembentuk beton
masih relatif minim digunakan di daerah-daerah yang terisolir dengan air
bersih. Hal ini disebabkan karena kandungan klorida atau ion Cl- yang
terkandung dalam pasir laut maupun air laut sehingga dapat menyebabkan
tulangan yang digunakan dapat berkarat. Oleh karena itu, penelitian ini
mencoba melakukan eksperimental di laboratorium dengan menggunakan air
laut dan pasir laut sebagai bahan pembentuk beton dan mensimulasikan
dengan proses akselerasi karat atau korosi. Gambar 16 memperlihatkan
kerangka pikir penelitian.
K ESIM
PU LA
N D
A N
SA R
A N
ISU STRATEGIS
Ketersediaan air bersih sebagai pencampur beton yang semakin berkurang dari waktu ke waktu sangat membutuhkan perhatian khusus
Pembangunan infrastruktur nasional di daerah terpencil
Pengembangan teknologi beton menggunakan alternatif material penyusun dari laut (air laut dan pasir laut)
IDENTIFIKASI MASALAH
Bagaimana perilaku lentur yang timbul pada balok beton bertulang dalam kondisi normal dibandingkan dengan beton air laut yang diberikan percepatan korosi
Bagaimana efektivitas penggunaan air laut terhadap kapasitas lentur beton bertulang
Bagaimana dampak penggunaan tulangan beton yang mengalami korosi terhadap kapasitas lentur beton
UJI LABORATORIUM
Pengujian kuat tekan beton dari semua variabel pengujian dalam penelitian
Pengujian half- cell potential pada balok beton
Pengujian kuat lentur balok yang diakselerasi korosi
HASIL PENELITIAN
Mendapatkan nilai half-cell potential pada balok beton
Mendapatkan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang
Mendapatkan nilai kuat tarik baja tulangan akibat akselerasi korosi
Pengujian kuat tarik baja tulangan akibat akselerasi korosi
56
penelitian itu meliputi proses dari perencanaan serta pelaksanaan
penelitian hingga hasil dan kesimpulan dari suatu penelitian. Rancangan
penelitian meliputi semua prosedur dari penelitian sejak dari tujuan
penelitian hingga analisis data. Pembuatan rancangan penelitian sendiri
bertujuan agar penelitian bisa dijalankan dengan lancer dan tanpa
terjadinya kendala-kendala yang tidak diharapkan.
Penelitian ini diawali dengan studi pustaka dimaksudkan untuk
mendapatkan gambaran penelitian-penelitian yang pernah dilakukan oleh
peneliti sebelumnya yaitu penelitian yang ada kaitannya dengananalisis
korosi pada baja tulangan, percepatan korosi pada baja tulangan serta
kuat lentur balok beton bertulang. Jenis penelitian ini selain kajian pustaka
juga dilakukan uji eksperimental yang secara garis besar dilaksanakan di
laboratorium Struktur dan Bahan Universitas Hasanuddin Fakultas Teknik.
Secara garis besar prosedur pelaksanaan penelitian mengikuti skema
bagan alir pada Gambar 17.
57
B.
C.
D.
MULAI
Sampel Selinder Berton Air Tawar Sebagai Camupuran Air Semen
Sampel Selinder Berton Air Laut Sebagai Campuran Air Semen dan
Pasir Laut
Semen dan Tulangan Biasa
Sampel Balok (15x20x160) Menggunakan Air Laut Sebagai Air Semen dan Tulangan Non Korosif
Uji Lentur balok beton
Hasil Tes dan Pengolahan Data
Pembahasan dan Kesimpulan
Pada penelitian ini, benda uji dibuat menjadi 4 tipe, yaitu
1. Balok beton bertulang normal dengan tulangan biasa dengan ukuran
baja 2D16 mm.
2. Balok beton bertulang normal dengan tulangan biasa dengan ukuran
baja 2D16 mm yang diberikan percepatan korosi.
3. Balok beton bertulang air laut dengan tulangan biasa dengan ukuran
baja 2D16 mm yang diberikan percepatan korosi.
4. Balok beton bertulang air laut dengan tulangan coating dengan ukuran
baja 2D16 mm yang diberikan percepatan korosi.
Penelitian ini dilakukan dengan pembuatan desain campuran beton
normal dengan air laut dan pasir laut sebagai bahan pencampur. Agregat
kasar yang digunakan merupakan material batu pecah yang diambil di
sekitar lokasi Sungai Bili-bili. Agregat halus yang digunakan terdiri dari 2
lokasi pengambilan, yaitu material pasir sungai yang diambil di sekitar
lokasi Sungai Bili-bili dan material pasir laut yang diambil di sekitar lokasi
Pantai Barombong, Makassar.
dimana beton dicuring kering selama 7 hari dan dilakukan akselerasi
korosi selama 21 hari. Berdasarkan persamaan Faraday maka akselerasi
dilakukan dengan menggunakan air laut, sementara tulangan baja di
induksi dengan arus listrik 1,45 Ayang menjadi variabel bebas dalam
59
balok beton bertulang.
beton bertulang berumur 28 hari. Selain itu, dilakukan pengujian half-cell
potential untuk mengetahui penyebaran korosi yang terjadi pada balok
beton bertulang. Selanjutnya pengumpulan data kapasitas lentur balok
dilakukan dengan memberikan pembebanan statik hingga mencapai
kekuatan batas balok. Data yang diperoleh digunakan untuk menganalisis
karakteristik balok beton bertulang dengan semua jenis variasi balok beton
bertulang dalam penelitian ini.
Pada penelitian ini, benda uji yang digunakan terbagi menjadi balok
beton bertulang dengan campuran air tawar dan pasir sungai serta balok
beton bertulang dengan campuran air laut dan pasir laut. Selain itu,
beradsarkan benda uji yang dibuat dibedakan lagi berdasarkan perlakuan
percepatan korosi yang diberikan.
Gambar 18 menunjukkan benda uji menggunakan tulangan 28
pada daerah tekan dan 2D16 pada daerah tarik. Pada balok, dilakukan
pemasangan sebuah strain gauge pada tulangan daerah tarik dan tiga
buah di daerah tengah balok beton. Jenis strain gauge yang digunakan
dibedakan atas dua, yaitu strain gauge tipe FLA-2L-11 (gauge factor 2,12
± 1%) dan strain gauge tipe PL-60-11 (gauge factor 2,07 ± 1%) untuk
60
P
menggunakan beban terpusat pada 2 titik pembebanan.
Gambar 18. Dimensi balok beton bertulang
Gambar 19.Sketsa pembebanan balok beton bertulang
D. Pembuatan Benda Uji
Langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan benda uji
silinder adalah :
a. Menyiapkan cetakan silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan
tinggi 20 cm sebanyak jumlah sampel silinder yang direncanakan
0,5 m 0,5 m 0,6 m
61
beton diambil sampel 3 buah silinder). Gambar 21 memperlihatkan
cetakan benda uji silinder.
b. Mengoleskan vaseline ke dalam cetakan silinder dengan tujuan
untuk memudahkan saat proses pelepasan beton dari cetakan
c. Menyiapkan bahan-bahan yang digunakan sebagai campuran
beton yaitu semen, pasir, kerikil, dan air laut sesuai perbandingan
mix design yang direncanakan. Gambar 22 memperlihatkan bahan
adukan benda uji.
62
2. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang Normal
Langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan benda uji
balok beton bertulang adalah :
a. Menyiapkan cetakan yang sesuai untuk balok berukuran 15 x 20 x 160
cm.
dengan gambar perencanaan yang telah dibuat sebelumnya seperti
yang terlihat pada Gambar 23.
Gambar 22. Potongan memanjang dan melintang balok beton bertulang normal
c. Menyiapkan bahan-bahan penyusun beton seperti semen, pasir,
kerikil, dan air sesuai dengan perbandingan dalam perencanaan mix
design yang telah dibuat sebelumnya.
d. Menyiapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses
pencampuran beton.
3. Persiapan Pembuatan Benda Uji Balok Beton Bertulang Air Laut
Langkah langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan benda uji
63
balok beton bertulang air laut adalah :
a. Menyiapkan cetakan yang sesuai untuk balok berukuran 15 x 20 x 160
cm.
dengan gambar perencanaan yang telah dibuat sebelumnya seperti
Gambar 24. Demikian pula halnya sama dengan beton bertulang yang
menggunakan tulangan yang di Coating cat.
Gambar 23. Potongan memanjang dan melintang balok beton bertulang air laut
c. Menyiapkan bahan-bahan penyusun beton seperti semen, pasir laut,
kerikil, dan air laut sesuai dengan perbandingan dalam perencanaan
mix design yang telah dibuat sebelumnya.
d. Menyiapkan alat-alat yang akan digunakan dalam proses pencampuran
beton.
Langkah-langkah yang dilakukan saat proses pengecoran benda uji
balok beton bertulang normal adalah :
a. Meletakkan mesin pengaduk/molen pada lokasi yang rata dan stabil
kemudian hidupkan mesinnya.
membasahi permukaan dalam molen.
c. Menuangkan pasir ke dalam molen sesuai dengan takaran yang telah
direncanakan dalam mix design.
perencanaan mix design.
mempermudah pencampuran antara pasir dan semen.
f. Memasukkan kerikil ke dalam molen.
g. Membiarkan seluruh bahan tercampur dalam molen selama ± 5 menit
agar campuran semakin tercampur dengan baik.
h. Menuangkan campuran beton ke dalam alat uji slump untuk
mengetahui nilai slump campuran beton hingga tercapai nilai slump
yang ditentukan.
telah persiapkan sebelumnya.
semakin padat dan dapat mengisi secara penuh ke dalam cetakan
balok
dengan sendok semen.
4. Perawatan Benda Uji Pasca Pengecoran
Perawatan beton atau yang dikenal dengan curing adalah kegiatan
penjagaan beton paska pengecoran dan finishing pengecoran dengan
tujuan menjaga kelembaban beton sehingga ikatanantara semen dan
agregat semakin kuat dan kualitas beton semakin baik. Selain itu,
perawatanbeton juga dilakukan untuk menghasilkan beton dengan
permukaan yang bagus, lebih awet danperlindungan terhadap besi
tulangan beton yang lebih baik.
Perawatan beton dilakukan segera setelah beton mengeras atau
mencapai final setting. Perawatan dilakukan minimal selama 7 (tujuh) hari
dan untuk beton berkekuatan awal tinggi minimal selama 3 (tiga) hari serta
harus dipertahankan dalam kondisi lembab, kecuali dilakukan dengan
66
beberapa cara yaitu:
b. Menempatkan beton segar dalam genangan air.
c. Menyelimuti permukaan beton dengan karung basah.
d. Menyirami permukaan beton secara terus menerus.
Pada penelitian ini, perawatan beton untuk silinder dan balok beton
dilakukan dengan cara menyelimuti beton segar dengan karung basah
sehingga seluruh permukaan silinder tertutupi selama 28 hari.
E. Metode Akselerasi Korosi
persamaan 21 dan persamaan 22.
Menurut Mangat dan Elgraf pada kondisi lapangan besar arus korosi
adalah 900μA/cm2 untuk proses akselerasi korosi. Misalkan target
kehilangan korosi 7,5% terhadap luas permukaan tulangan D16 maka,
besarnya arus yang dibutuhkan adalah :
I = i x 3.14 x D x L
= 900μA/cm2 x 3.14x1.6 x 320
= 1.446.912 μA
= 1,45 A
67
7,5 = 2312 . 0,9 16
= 7,5 130,05
dimulai dengan memberikan energy anodic yang konstan sebesar 40 V.
Pengujian percepatan korosi juga pernah diteliti oleh peneliti lain. Pada
metode ini, sebuah energi potensial positif yang konstan diberikan pada
tulangan yang tertanam pada beton dan arus dari baja tulangan untuk
melawan electrode dan dihitung secara berkala.
Spesimen beton tetap dibenamkan pada larutan NaCl 3% selama 21
hari untuk mendapatkan tingkat korosi 7,5%. Tulangan kemudian
dihubungkan ke terminal positif (tulangan berperan sebagai anode) dari
sumber energi DC sedangkan terminal negatif terhubung ke stainless
steel. Larutan NaCl untuk spesimen beton digunakan untuk menginduksi
ion klorida masuk ke dalam spesimen. Energi Potensial anodik konstan
sebesar 40 V diaplikasikan ke semua spesimen selama 21 hari. Retak
pada sampel diperiksa secara visual setiap hari sedangkan arussecara
terus menerus dipantau. Lebar retak diukur setelah 21 hari.
68
Pengujian kuat tekan beton dalam penelitian ini dilakukan pada
benda uji berbentuk silinder dengan ukuran tinggi 20 cm dan diameter 10
cm setelah beton berumur 28 hari.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian kuat tekan beton
silinder adalah :
1. Mengeluarkan benda uji silinder yang akan diuji kekuatan tekannya
dari bak perendam setelah beton berumur 28 hari kemudian diamkan
selama 1 hari agar benda uji berada dalam kondisi kering saat
pengujian atau dimasukan kedalam oven. Gambar 26 memperlihatkan
benda uji silinder.
69
3. Meletakkan permukaan atas benda uji ke dalam cetakan pelapis
secara tegak lurus dan diamkan selama beberapa detik sampai mortar
belerang mengeras dan menempel pada permukaan atas benda uji,
pemberian mortar belerang pada kedua sisi silinder.
4. Menimbang benda uji.
5. Meletakkan benda uji pada mesin tekan Compression Machine secara
centris.
7. Melakukan pembebanan sampai jarum penunjuk beban tidak naik lagi
dan catat angka yang ditunjukkan jarum penunjuk.
2. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang
Pada penelitian ini, pengujian lentur dilakukan pada 1 (satu) buah
balok beton bertulang, Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian
lentur balok beton bertulang adalah :
1. Mengatur perletakan sesuai dengan jarak yang telah direncanakan
sebelumnya.
2. Meletakkan benda uji di atas kedua perletakan sendi-rol yang telah
disiapkan.
bentang yang berjarak 60 cm.
70
4. Memasang 3 (tiga) buah Dial Indicator yang digunakan untuk
menghitung lendutan yang terjadi dengan jarak 75 cm. Pastikan dial
ini telah menyentuh dasar balok dan berada dalam posisiangka nol.
5. Meletakkan jack ditengah bentang diatas besi pembebanan dan
naikkan beban setiap 10 kg dengan membaca Manometer Jack.
6. Mencatat setiap penurunan yang terjadi pada dial ketika beban
dinaikkan dan perhatikan retak yang terjadi.
7. Melakukan pembacaan hingga balok mencapai keruntuhan. Gambar
27 memperlihatkan uji balok beton bertulang dengan indikator
pengukuranpada pengujian kuat lentur balok bertulang baik balok
beton bertulang normal maupun balok beton bertulang air laut.
Gambar 26. Uji balok beton bertulang dengan indikator pengukuran
Untuk pengujian balok lentur digunakan beban terpusat pada 2 titik
pembebanan seperti terlihat pada Gambar 27.
71
P
3. Pengujian Half-Cell Potential
kemungkinan relatif aktivitas korosi pada beton bertulang dengan cara
elektrokimia. Pengujian dilaksanakan berdasarkan ASTM C 876. Dalam
pengujian ini, sebuah voltmeter dengan impedansi yang tinggi
disambungkan diantara baja tulangan dan tembaga, temabaga sulfat
berfungsi sebagai elektroda pada permukaan beton dimana pengukuran
dapat dilakukan dengan metode Half Cell Potential. Skema benda uji
dapat dilihat pada Gambar 28.
Benda uji berupa beton bertulang seperti yang digunakan pada
pengujian Impressed Voltage juga di curing selama 28 hari dengan dua
tipe curing. Kemudian, benda uji ini dibenamkan dalam kolam berisi
larutan klorida 3% di dalam laboratorium pada suhu 20±2oC.
Perkembangan korosi pada tulangan baja diamati dengan metode half-cell
potential.
72
Alat yang dapat juga di gunakan untuk menyelidiki tingkat korosi
pada baja ialah Scanning Electron Microscopy (SEM). Elektron memiliki
resolusi yang lebih tinggi daripada cahaya. Cahaya hanya mampu
mencapai 200 nm sedangkan elektron bisa mencapai resolusi sampai 0,1
– 0,2 nm.Disamping itu dengan menggunakan elektron kita juga bisa
mendapatkan beberapa jenis pantulan yang berguna untuk keperluan
karakterisasi. Jika e